ייצור מימן

מימן נמצא בשימוש נרחב במגוון שלענפי התעשייה: בסינתזה של מימן כלורי, אמוניה (אמוניה משמשת עוד לייצור דשנים חנקן), בייצור אנילין ו-צבע, כאשר התאושש עפרות מתכת לא ברזליות. בתעשיית המזון הוא משמש לייצור תחליפים לשומנים מן החי (מרגרינה). בקשר עם הנושא הנ"ל אקטואלי הוא ייצור של מימן בתנאים תעשייתיים.

גז זה נחשב כמוביל עתידיאנרגיה, כי זה מתחדשת, לא פולטים "גז החממה" CO במהלך הבעירה, נותן כמות גדולה של אנרגיה ליחידת משקל בתהליך הבעירה בקלות להמיר חשמל מתאי דלק.

בתנאים מעבדה, לרוב, מימן מתקבל על ידי הפחתת מתכות, אשר עומד משמאל של סדרת אלקטרוכימיים של מדגיש, מן המים והחומצות:
Zn + 1HCl = ZnCl₂ + H₂ ↑: ΔH <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂ ↑: ΔH <0.

בתעשייה, הייצור של מימן מתרחשת בעיקר על ידי עיבוד גזים טבעיים הקשורים.

1. המרת מתאן. התהליך מורכב אינטראקציה של מתאן עם אדי מים ב 800 - 900 ° C: CH₄ + H₂O = CO ↑ + 3H₂ ↑; ΔH> 0. בנוסף, תהליך של חמצון חלקי של פחמימנים עם חמצן בנוכחות אדי מים משמש: 3CH₄ + O₂ + H₂O = 3CO + 7 H₄. שיטות אלה בסופו של דבר לאבד את החשיבות שלהם, כמו עתודות פחמימנים מתרוקנים.

2. Biohydrogen ניתן לקבל אצות ב bioreactor. בסוף שנות ה -90 התגלה כי אם אצות נמנעו מגופרית, הם יעברו מהפקת חמצן, כלומר, פוטוסינתזה רגילה, לייצור מימן. Biohydrogen יכול גם להיות מיוצר bioreactors, תוך שימוש, בנוסף אצות, פסולת ביתית. התהליך נובע חיידקים לספוג פחמימנים, לייצר מימן CO2.

3. קירור עמוק של גז תנור קוקה קולה. במהלך תהליך הפחם של פחם, שלושה שברים מתקבלים: מוצק - קוקה קולה, זפת פחם נוזלי - וגזי, המכיל, בנוסף פחמימנים, מימן מולקולרי (כ -60%). חלק זה נתון קירור סופר עמוק לאחר מטופל עם חומר מיוחד, מה שמאפשר להפריד מימן מן זיהומים.

4. ייצור מימן מן המים באמצעות אלקטרוליזה היא השיטה שנותנת מימן טהור: 2H₂O → אלקטרוליזה → 2H₂ + O.

5. המרת פחמן. ראשית, גז מים מיוצר, כאשר אדי מים עוברת דרך קוקאין חם: C + H₂O = CO ↑ + H₂ ↑; ΔH> 0, אשר לאחר מכן עבר בתערובת עם אדי מים על זרז מחומם ל 400 ± 500 ° C עם Fe₂O₃. פחמן (II) תחמוצת ואדי מים אינטראקציה: CO + H₂O + (H₂) = CO₂ + 2H₂ ↑; ΔH> 0.

6. הפקת מימן על ידי ההמרה של פחמן חד חמצני (CO), המבוססת על תגובה ייחודית באמצעות חיידקים סגולים פוטוסינתטיים (מיקרואורגניזמים תאיים של צבע אדום או ורוד מוזר המשויך נוכחות של פיגמנטים פוטוסינתטיים). חיידקים אלה מפרישים מימן כתוצאה מתגובת ההמרה: CO + H₂O → CO₂ + H₂.

היווצרות של מימן מגיע מים, התגובה אינה דורשת טמפרטורות גבוהות ותאורה. התהליך מתרחש בטמפרטורת החדר בחושך.

חשיבות תעשייתית חשובה בימינו היא האבולוציה של מימן מן הגזים שנוצרו במהלך עיבוד של שמן.

עם זאת, רבים אינם יודעים כי ניתן להשיגמימן בבית. למטרות אלה, ניתן להשתמש בתגובה של פתרון של אלקלי ואלומיניום. קח חצי ליטר בקבוק זכוכית, פקק עם חור, צינור גז, 10 גרם של סולפט נחושת, 20 גרם של מלח, 10 גרם של אלומיניום, 200 גרם של מים, בלון.

אנחנו מכינים פתרון של סולפט נחושת: עבור 100 גרם של מים אנו מוסיפים 10 גרם של נחושת גופרתית.

אנחנו מכינים את המלח: מוסיפים 100 גרם של מים ל -20 גרם של מלח.

תערובות מעורבות. מוסיפים לתערובת של אלומיניום. לאחר שחפץ לבן הופיע בבקבוק, אנו מצרפים כדור לצינור וממלאים אותו במימן המתפתח.

שימו לב! ניסיון זה נחוץ רק באוויר הפתוח. בקרת טמפרטורה היא חובה, שכן התגובה מתרחשת עם שחרורו של חום יכול לצאת מכלל שליטה.

זכור גם כי מימן, אם שלהלערבב עם האוויר, יוצר תערובת נפץ, אשר נקרא גז מקשקש (שני חלקים של מימן וחלק אחד של חמצן). אם תערובת כזו מוגדרת על האש, זה יהיה להתפוצץ.