ייצור מימן

מימן הוא בשימוש נרחב במגוון של תעשיות: ב סינתזה של מימן כלורי, אמוניה (אמוניה משמשת עוד יותר לייצור דשנים חנקן), בייצור אנילין וצבע, כאשר התאושש עפרות מתכת לא ברזליות. בתעשיית המזון, הוא משמש לייצור תחליפי שומן מן החי (מרגרינה). בקשר עם הנושא הנ"ל אקטואלי הוא ייצור של מימן בתנאים תעשייתיים.

גז זה נחשב כמוביל אנרגיה עתידי משום שהוא מתחדש, אינו פולט "גז חממה" CO₂ במהלך הבעירה, נותן כמות גדולה של אנרגיה ליחידת משקל בתהליך הבעירה, והוא הופך בקלות לחשמל של תאי דלק.

בתנאים מעבדה, לרוב, מימן מתקבל על ידי הפחתת מתכות, אשר עומדים בצד שמאל 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 H . שיטות אלה בסופו של דבר לאבד את החשיבות שלהם, כמו עתודות פחמימנים מתרוקנים.

2. Biohydrogen ניתן לקבל אצות ב bioreactor. בסוף שנות התשעים התברר כי אם אצות לא היו גופרית, הן היו עוברות מהפקת חמצן, כלומר, פוטוסינתזה רגילה, לייצור מימן. Biohydrogen יכול גם להיות מיוצר bioreactors, תוך שימוש, בנוסף אצות, פסולת ביתית. התהליך נובע מחיידקים הקולטים את הפחמימנים, ומייצרים מימן ו- CO2.

3. קירור עמוק של גז תנור קוקה קולה. במהלך תהליך הפחם של הפחם, שלושה שברים מתקבלים: מוצק - קוקאין, זפת פחם נוזלי - וגזי, המכיל, בנוסף פחמימנים, מימן מולקולרי (כ -60%). חלק זה נתון קירור עמוק במיוחד לאחר מטופל עם חומר מיוחד, מה שמאפשר להפריד מימן מפני 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 מעלות צלזיוס עם Fe₂O . יש אינטראקציה של פחמן חד חמצני (II) ו אדי מים: CO + H₂O + (H₂) = CO₂ + 2H₂ ↑; ΔH> 0.

6. ייצור מימן על ידי המרה של חד תחמוצת הפחמן (CO), המבוססת על תגובה ייחודית באמצעות חיידקים סגולים פוטוסינתטיים (מיקרואורגניזמים תאיים של צבע אדום או ורוד מוזר המשויך לנוכחות של פיגמנטים פוטוסינתטיים). חיידקים אלה מפרישים מימן כתוצאה מתגובת ההמרה: CO + HOO → CO₂ + H .

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 לייצר מימן 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: עבור 100 גרם של מים אנו מוסיפים 20 גרם של מלח.

הפתרונות מעורבים. מוסיפים את התערובת המתקבלת לאלומיניום. לאחר ההשעיה הלבנה הופיעה בבקבוק, אנו מצמידים כדור לצינור וממלאים אותו במימן מתפתח.

שימו לב! ניסיון זה צריך להתבצע רק באוויר הפתוח. יש צורך לשלוט על הטמפרטורה, שכן התגובה מתרחשת עם שחרורו של חום יכול לצאת מכלל שליטה.

כמו כן יש לזכור כי מימן, אם מעורבב עם אוויר, יוצר תערובת נפץ, אשר נקרא גז מקשקש (שני חלקים של מימן וחלק אחד של חמצן). אם תערובת כזו מוצתת, היא תתפוצץ.