هيدروجين

يستخدم الهيدروجين على نطاق واسع في مختلف فروع الصناعة: في تركيب كلوريد الهيدروجين والأمونيا (النشادر وكذلك تستخدم لإنتاج الأسمدة النيتروجينية)، في صناعة الأنيلين، في التعافي من خامات المعادن غير الحديدية. في صناعة المواد الغذائية ويستخدم لإنتاج بدائل للدهون الحيوانية (السمن). في اتصال مع القضية المذكورة أعلاه ذات الصلة هو إنتاج الهيدروجين في بيئة صناعية.

ويعتبر هذا الغاز باعتبارها الناقل للطاقة في المستقبل لأنها قابلة للتجديد، لا تنبعث منها "غازات الدفيئة" ثاني أكسيد الكربون خلال عملية الاحتراق، تنتج كمية كبيرة من الطاقة لكل وحدة وزن في عملية الاحتراق ويتم تحويلها بسهولة إلى الطاقة الكهربائية من خلايا الوقود.

تحت ظروف المختبر الهيدروجين في كثير من الأحيان الحصول عليها عن طريق الحد من المعادن التي تم تركها في سلسلة الجهد الكهروكيميائية، من الماء والأحماض:
الزنك + 1HCl = ZnCl₂ + H₂ ↑: ΔH <0
2NA + 2HOH = 2NaOH + H₂ ↑: ΔH <0.

في الصناعة، يقع الاستلام الهيدروجين أساسا عن طريق تجهيز الطبيعي والغازات المصاحبة.

1. تحويل غاز الميثان. وتتألف هذه العملية في رد فعل من غاز الميثان مع بخار الماء في 800-900 درجة C: CH₄ + H₂O = CO ↑ + 3H₂ ↑. ΔH> 0. جنبا إلى جنب مع هذه العملية باستخدام الأكسدة الجزئية للمواد الهيدروكربونية مع الأكسجين في وجود بخار الماء: 3CH₄ + O₂ + H₂O = 3CO + 7 H₄. تفقد هذه الأساليب في نهاية المطاف أهميتها بسبب استنفاد الاحتياطيات الهيدروكربونية.

2. يمكن الحصول على Biohydrogen من الطحالب في مفاعل حيوي. في أواخر 1990s تبين أنه إذا الكبريت حرمان الطحالب، فإنها ستتحول من إنتاج الأكسجين، أي. E. الضوئي عادي، ل إنتاج الهيدروجين. Biohydrogen يمكن أيضا أن تنتج في المفاعلات الحيوية، وذلك باستخدام، فيما عدا الطحالب، والنفايات البلدية. وتحدث هذه العملية عن طريق البكتيريا التي تمتص النفط والغاز وإنتاج الهيدروجين وCO2.

3. التبريد العميق من الغاز فرن فحم الكوك. في عملية فحم الكوك أعدت ثلاثة أجزاء: الصلبة - فحم الكوك، والسائل - قطران الفحم - والتي تحتوي على غاز، بالإضافة إلى الهيدروكربونات والهيدروجين الجزيئي (حوالي 60٪). تعرض هذا جزء لتبريد عميق جدا بعد معالجتها بمادة خاصة، مما يجعل من الممكن لفصل الهيدروجين من الشوائب.

4. إنتاج الهيدروجين من الماء باستخدام التحليل الكهربائي - وهو الأسلوب الذي يعطي أوضح الهيدروجين: 2H₂O → → الكهربائي 2H₂ + O.

5. تحويل الكربون. في البداية، يتم الحصول على الغاز والمياه عن طريق تمرير بخار الماء من خلال ملتهب إلى 1000 درجة مئوية فحم الكوك: C + H₂O = CO ↑ + H₂ ↑. يتم تمرير ΔH> 0، والذي ثم يخلط مع البخار عبر تسخينها إلى 400-500 درجة مئوية حافزا Fe₂O₃. التفاعل من أول أكسيد الكربون (II) والبخار: CO + H₂O + (H₂) = ثاني أكسيد الكربون + 2H₂ ↑. ΔH> 0.

6. إنتاج الهيدروجين عن طريق تحويل أول أكسيد الكربون (CO)، استنادا إلى رد فعل فريد من البكتيريا الضوئي الأرجواني (الكائنات الحية الدقيقة وحيدة الخلية الحمراء أو وردي اللون الأصلي، الذي يرتبط مع وجود أصباغ الضوئي). هذه البكتيريا تنتج الهيدروجين عن طريق تفاعل التحول: CO + H₂O → ثاني أكسيد الكربون + H₂.

تشكيل الهيدروجين هو الماء، فإن رد الفعل لا يتطلب ارتفاع درجات الحرارة والإضاءة. تستغرق العملية مكان في درجة حرارة الغرفة في الظلام.

الأهمية الصناعية يكتسب في الوقت الحاضر تطور الهيدروجين من الغازات التي تنتج أثناء تكرير النفط.

ومع ذلك، لا يعرف كثير من أنه من الممكن الحصول على الهيدروجين في المنزل. لهذا الغرض يمكننا استخدام محلول التفاعل القلوي والألومنيوم. خذ زجاجة نصف لتر الزجاج مع وجود ثقب سدادة، أنبوب بخار، و 10 غرام من كبريتات النحاس، و 20 غراما من الملح، و 10 غراما من الألومينا، و 200 غرام من بالون المياه.

إعداد محلول كبريتات النحاس: تم إضافة 100 غرام من الماء 10 غرام من كبريتات النحاس.

الطبخ محلول ملحي: تم إضافة 100 غرام من الماء 20 غراما من الملح.

الحل هو مختلطة. إضافة إلى الخليط الناتج من الألمنيوم. مرة واحدة في زجاجة ظهر الطين الأبيض نعلق على أنبوب والبالون ملء مع الهيدروجين متطور.

انتبه! هذه التجربة تحتاج فقط لقضاء الهواء الطلق. التحكم في درجة الحرارة المطلوبة، نظرا لأن التفاعل يحدث مع تطور الحرارة ويمكن أن يخرج عن نطاق السيطرة.

وينبغي أيضا أن نتذكر أن الهيدروجين، إذا كان يتم خلط مع الهواء، يشكل خليط متفجر، وهو ما يسمى تفجير الغاز (جزئين الهيدروجين والاوكسجين جزء واحد). إذا كان هذا الخليط لإشعال، سوف تنفجر.