Comment collecter l'hydrogène?

Pour collecter l'hydrogène gazeux par électrolyse, vous aurez besoin d'une pile de 9 volts, d'un crayon, de deux tubes à essai, d'un récipient en plastique, d'eau, de bicarbonate de soude, de deux gros élastiques (facultatif) et d'un clip de pile avec des pinces à l'extrémité.

L'hydrogène est l'élément le plus léger et a de nombreuses utilisations industrielles, notamment la création de graisses hydrogénées pour une utilisation en cuisine et la production d'hydrocarbures à partir du charbon. C'est une partie essentielle des molécules d'eau et peut être séparé en utilisant une petite quantité d'électricité. Vous pouvez également produire de l'hydrogène gazeux en utilisant des métaux actifs et des acides forts. Les deux méthodes sont relativement simples et vous permettront de collecter de l'hydrogène gazeux.

Méthode 1 sur 2: utilisation du déplacement d'eau avec des métaux actifs

1
Rassemblez le matériel nécessaire. Pour collecter l'hydrogène en utilisant la réaction de mélange d'un acide fort avec un métal actif, vous aurez besoin de: une fiole Erlenmeyer, un bouchon en caoutchouc, un tube en plastique, de l'eau distillée, des tubes à essai, un grand récipient, de l'acide chlorhydrique 3 molaire (HCl) et pastilles de magnésium ou de zinc.
- Une fiole Erlenmeyer est une fiole en verre qui a un fond conique et un col cylindrique.
- Le bouchon en caoutchouc est pour le haut du flacon et doit avoir un trou au milieu pour le passage du tube.
- Le magnésium ou le zinc fonctionneront pour cette expérience, vous n'avez pas besoin des deux.
- Certaines de ces fournitures devront peut-être être achetées en ligne ou dans un magasin de fournitures de laboratoire.
2
Portez un équipement de protection approprié. Lorsque vous travaillez avec un acide fort tel que l'acide chlorhydrique, vous devez vous assurer de prendre les mesures de sécurité appropriées. Le port d'une blouse de laboratoire, de gants, de chaussures fermées et de lunettes de protection est essentiel.
- Les lunettes doivent envelopper les côtés de vos yeux pour les protéger des éclaboussures.
- Portez des gants bien ajustés afin de conserver une bonne dextérité de vos mains et de vos doigts.
3
Préparer le montage expérimental. Insérez une extrémité du tube dans le trou du bouchon en caoutchouc. Vous voulez que le tube traverse complètement le bouchon en caoutchouc et dépasse légèrement de l'extrémité. Remplissez le grand récipient avec de l'eau et placez l'extrémité libre du tube dans l'eau. Lorsque l'expérience commence, vous placerez le bouchon en caoutchouc dans l'erlenmeyer.
- Mettez ces morceaux de côté jusqu'à ce que vous soyez prêt à les utiliser.
4
Immerger le tube à essai dans l'eau. Prenez au moins un tube à essai (vous pouvez en utiliser plus si vous voulez collecter plus d'hydrogène) et plongez-le dans l'eau. Inclinez le tube pour que toutes les bulles d'air puissent s'échapper. Placez le tube au-dessus du tube immergé attaché au bouchon en caoutchouc à l'extrémité opposée.
- Il est essentiel que toutes les bulles d'air soient éliminées du tube avant de commencer. S'ils ne le sont pas, le gaz collecté dans le tube sera plus que de l'hydrogène.
Si vous souhaitez uniquement collecter l'hydrogène à l'aide de la méthode d'électrolyse, vous pouvez utiliser un tube à essai.
5
Ajouter de l'acide chlorhydrique dans l'erlenmeyer. Ajouter suffisamment d'acide chlorhydrique pour remplir le ballon à mi-chemin environ. Environ 100 ml devraient suffire. Assurez-vous que le flacon est propre et sec avant d'ajouter l'acide. Portez des gants en caoutchouc et soyez prudent lorsque vous remplissez le flacon.
- Veillez à ne pas renverser d'eau dans l'acide. L'eau ajoutée à l'acide peut provoquer une explosion et des blessures.
6
Démarrez la réaction chimique en ajoutant des pastilles métalliques à hcl. Ajouter une poignée de pastilles de zinc ou de magnésium à l'acide chlorhydrique dans le ballon. La quantité exacte que vous mettez n'est pas importante, mais une petite poignée devrait suffire pour déclencher la réaction.
- Après avoir ajouté les pastilles, placez le bouchon dans le ballon de sorte que le système soit maintenant fermé.
7
Recueillir l'hydrogène dans un tube à essai immergé. Lorsque le métal réagit avec l'acide, de l'hydrogène gazeux est produit. Cet hydrogène se déplace vers le haut du ballon, à travers le tube et dans le tube à essai immergé dans l'eau. Le gaz déplacera l'eau et vous devriez voir une bulle se former au sommet du tube à essai.
- Lorsque le tube à essai se remplit d'hydrogène, plongez un autre tube dans de l'eau et placez-le sur le tube. Vous pouvez collecter autant d'hydrogène que produit par votre réaction.
- Gardez les tubes à essai vers le bas pour empêcher l'hydrogène gazeux de s'échapper dans l'air.
8

Confirmez que le gaz est de l'hydrogène. Afin de confirmer que le gaz est de l'hydrogène, vous pouvez faire ce qu'on appelle le test de l'attelle. Allumez une allumette et maintenez-la sous le tube. Vous entendrez un "pop" ou un grincement, indiquant que de l'hydrogène est présent.

Méthode 2 sur 2: en utilisant l'électrolyse

1
Rassemblez le matériel nécessaire. Dans cette expérience, vous utiliserez l'électricité pour séparer les gaz hydrogène et oxygène des molécules d'eau. Pour collecter l'hydrogène gazeux par électrolyse, vous aurez besoin d'une batterie de 9 volts, d'un crayon, de deux tubes à essai, d'un récipient en plastique, d'eau, de bicarbonate de soude, de deux gros élastiques (facultatifs) et d'un clip de batterie avec des pinces à l'extrémité.
- Le crayon doit contenir du graphite pour que cela fonctionne. Un crayon numéro 2 est parfait. Deux petits morceaux de graphite fonctionneront également pour cela.
- Un petit récipient ou un bol de conservation des aliments est suffisant.
- Assurez-vous que le clip de batterie peut contenir une batterie de 9 volts et qu'il a un fil rouge et noir avec des pinces crocodiles à l'extrémité. Ces pinces seront utilisées pour brancher votre système à la batterie.
2
Retirez la gomme du crayon et cassez le crayon en deux. Vous avez besoin de deux morceaux de graphite, un pour l'extrémité positive de la batterie et pour l'extrémité négative de la batterie. Aiguisez les deux extrémités de chaque morceau du crayon jusqu'à un point. Assurez-vous que le graphite est bien exposé.
- Cette étape peut être sautée si vous avez déjà deux morceaux de graphite pur.
Prenez au moins un tube à essai (vous pouvez en utiliser plus si vous voulez collecter plus d'hydrogène) et plongez-le dans l'eau.
3
Enroulez 2 élastiques autour du récipient en forme de X. Cette étape est facultative, mais c'est un moyen facile de maintenir les tubes à essai en place pendant que l'expérience est en cours. Étirez un élastique sur le récipient et étirez un deuxième élastique dessus de manière à ce qu'il croise le premier, formant un X.
- Si vous n'utilisez pas d'élastiques, assurez-vous de fixer les tubes à essai avec du ruban adhésif ou de la ficelle afin qu'ils restent à l'envers pendant l'expérience.
4
Préparez une solution de bicarbonate de soude et d'eau. La dissolution du bicarbonate de soude dans l'eau aidera l'électricité à circuler dans le système. La quantité exacte de bicarbonate de soude ajoutée n'est pas importante, mais environ 1 cuillère à café pour 1 tasse d'eau devrait suffire. Remuer jusqu'à dissolution complète.
- Utilisez de l'eau tiède pour accélérer la dissolution du bicarbonate de soude.
5
Remplissez le récipient en plastique et les tubes à essai avec la solution de bicarbonate de soude. Le récipient doit être suffisamment grand pour contenir les deux tubes à essai. Ajoutez suffisamment de solution pour remplir le récipient aux trois quarts environ. Immerger les tubes à essai dans la solution du récipient et les retourner à l'envers. Placez chaque tube dans la croix de l'élastique X pour le maintenir en place.
- Il est très important que les deux tubes à essai soient complètement remplis d'eau et qu'il ne reste aucune bulle d'air.
6
Fixez les pinces crocodiles au graphite. Prenez une pince du clip de la batterie et fixez-la à l'extrémité de l'un des crayons. Assurez-vous qu'il touche autant de graphite que possible. Faites de même avec la pince crocodile et le crayon restants.
- Un crayon doit être attaché à la pince rouge et un crayon à la pince noire.
7
Faites glisser l'extrémité non serrée du crayon dans le tube à essai. En gardant le tube à essai complètement immergé, inclinez-le légèrement afin de pouvoir glisser l'extrémité non serrée du crayon dans le tube. Répétez ce processus avec l'autre crayon et l'autre tube à essai.
- À ce stade, tout doit être sous l'eau et il doit y avoir un morceau de crayon à l'intérieur de chaque tube à essai.
- Gardez l'extrémité du clip de batterie qui s'attache à la batterie hors de l'eau.
Pour collecter l'hydrogène avec déplacement d'eau, vous voudrez mélanger un acide fort, comme le chlorure d'hydrogène, avec un métal actif, comme le magnésium ou le zinc.
8
Fixez le clip de la batterie à la batterie de 9 volts. Avec tout mis en place, vous êtes maintenant prêt à appliquer l'électricité fournie par la batterie de 9 volts. L'extrémité du clip de la batterie doit dépasser du conteneur, il suffit donc de clipser la batterie en place. Une fois la batterie fixée, vous devriez remarquer que des bulles s'élèvent de l'extrémité du graphite et flottent jusqu'au sommet de chaque tube à essai.
- Si vous ne voyez pas de bulles produites, assurez-vous que les pinces crocodiles sont fermement attachées au graphite du crayon. Vérifiez également que votre batterie est complètement chargée.
- Le tube à essai avec le fil négatif attaché au crayon produira de l'hydrogène, tandis que le tube à essai attaché au fil positif de la batterie produira de l'oxygène.
9

Recueillez l'hydrogène et l'oxygène dans les deux tubes à essai jusqu'à ce que vous ayez quelques centimètres de gaz dans chaque tube. N'oubliez pas que le tube connecté à l'extrémité négative de la batterie contiendra de l'hydrogène et que l'oxygène sera dans le tube connecté à l'extrémité positive. Retirez les tubes à essai du bocal, un à la fois. Gardez-les à l'envers et laissez l'eau s'écouler. Le gaz dans les tubes restera même si vous ne pouvez pas le voir.
10
Testez la présence d'hydrogène. Vous pouvez tester la présence d'hydrogène en frappant une allumette et en tenant la flamme vers le gaz. Il produira un son «grinçant» très distinct s'il s'agit d'hydrogène. Vous pouvez également utiliser une bougie allumée au lieu d'une allumette.
- Pour tester l'oxygène dans le tube à essai qui était connecté au côté positif de la source d'alimentation, soufflez une allumette allumée (ou une bougie) et placez l'extrémité encore incandescente sous le tube à essai. Si la bougie se rallume, l'oxygène est présent.

Mises en garde

Attention à l'hydrogène pur. Il est hautement explosif lorsqu'il est mélangé avec de l'air.
Assurez-vous que tout autre air a été éliminé de l'équipement dans lequel vous collectez l'hydrogène.

Lisez aussi: Comment faire un simple bilan de masse?

Comment collecter l'hydrogène?

Pas

Méthode 1 sur 2: utilisation du déplacement d'eau avec des métaux actifs

Méthode 2 sur 2: en utilisant l'électrolyse

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