23.11.03
Kap. 5: Uorganiske stoffer
Elevforsøk 5.1 – Hydrogen
Omtrent 90 % av alle atomene i universet er hydrogenatomer, likevel finnes det ikke fritt hydrogen på Jorda. Hydrogenet som finnes her, er bundet i kjemiske forbindelser som vann, H2O, i syrer og i organiske stoffer.
Hydrogen, H2, er den letteste av alle gasser. Den er fargeløs, uten lukt og smak, og sammen med oksygen er den både brennbar og eksplosiv.
I industrien fremstiller man fritt hydrogen ved å spalte vann ved hjelp av elektrisk strøm (elektroanalyse). Reaksjonslikningen for spaltingen er:
2 H2O à 2 H2 + O2
Fritt hydrogen blir også fremstilt fra hydrogenkarbonene i naturgassen fra Nordsjøen, for eksempel ved at metan, CH4 (g), og vanndamp, H2O (g), reagerer med hverandre. Norsk Hydro bruker hydrogen til å lage ammoniakk, NH3. Den blir videre brukt til å lage kunstgjødsel. Margarinindustrien bruker hydrogen til å omdanne flytende plantefett til fett med høyere smeltetemperatur, slik at det blir fast. Hydrgen blir også sammen med oksygen brukt som brensel til sveiseapparater og som rakettdrivstoff.
Oppgave
Fremstill hydrogen av sink og saltsyre, og la hydrogen og oksygen reagere med hverandre på to forskjellige måter.
Utstyr
- vernebriller
- saltsyre (HCl)
- sink (Zn)
- 4 reagensglass
- reagensglasstativ
- glasskar
- propp med glassrør og slange
Fremgangsmåte
Det første vi gjorde var å fylle glasskaret halvfullt med vann. Deretter fylte vi tre av reagensglassene fulle med vann, og satte de med åpningen ned i glasskaret, uten at det ble dannet luftbobler.
Det fjerde reagensglasset satte vi i reagensstativet. Vi helte noen biter av sink (Zn) opp i dette reagensglasset og helte litt fortynnet saltsyre (HCl) over. Det ble da utviklet hydrogengass.
Zn (s) + 2 HCl (aq) à H2 (g) + ZnCl2 (aq)
Vi måtte først la prosessen gå til all luft som var i reagensglasset var drevet ut, før vi deretter satte proppen med slange og glassrør i åpningen av reagensglasset og førte slangen inn under hvert av reagensglassene i glasskaret.
Når alle tre reagensglassene var fylt opp med hydrogengassen, løftet vi et av de rett opp og tente på en fyrstikk ved åpningen av reagensglasset.
Det neste løftet vi rett opp og holdt et nytt reagensglass med luft under og helt inntil åpningen. Vi snudde reagensglassene noen ganger før vi førte en brennende fyrstikk ved munningen av begge reagensglassene, et av gangen.
Resultat
Når reagensglassene var fylt av hydrogengass, kunne vi løfte de rett opp uten at gassen renner ut. Hadde vi snudd på de ville gassen forsvunnet ut av reagensglassene, ettersom hydrogen er den letteste av alle gasser.
Da vi førte en brennende fyrstikk mot munningen av reagensglasset ble flammen svakt blåfarget, vi hørte et svakt ”puff” og det ble dannet små vanndråper på innsiden av glasset.
Ved det neste forsøket ble hydrogengassen og oskygengassen blandet da vi snudde på de. Det skjedde det samme her som ved det første forsøket, men reaksjonen kom mye raskere og ”puffet” var mye sterkere.
Vi kan skrive reaksjonslikningen slik:
2 H2 (g) + O2 à 2 H2O (l)
Konklusjon
Når hydrogen strømmer ut av et rør og vi tenner på, kan vi holde forbrenningen under kontroll. Men hvis vi tenner på en ferdig blanding av hydrogen og oksygen, får vi en eksplosiv reaksjon. En slik blanding av hydrogen- og oksygengass kaller vi knallgass. Reaksjonen blir gjerne kalt knallgassreaksjon, enten den foregår kontrollert eller eksplosivt. Det var dette som skjedde under forsøket vårt, da vi blandet O2 og H2.