CH05 - Wodór
podstawa programowa: chemia klasa VII – właściwości fizyczne i chemiczne wodoru
Do doświadczenia potrzebujesz:
|
Co? |
Skąd? |
Ile kosztuje? |
|---|---|---|
| szklanka | masz w domu | - |
| duży talerz | masz w domu | - |
| zapalniczka |
masz w domu | - |
| ocet spirytusowy |
sklep spożywczy | 2,00 zł |
| patyczek do saszłyków | sklep spożywczy | 1,00 zł |
| szklana próbówka | sklep internetowy |
2,00 zł |
| wiórki magnezu - 10g | sklep internetowy | 10,00 zł |
Cena całego zestawu: 15,00 zł
UWAGA! Zasady bezpieczeństwa:
- Doświadczenie wykonuj pod nadzorem dorosłego opiekuna
- Chroń oczy - załóż okulary ochronne (jeśli nosisz okulary korekcyjne – one wystarczą)
- Ostrożnie obchodź się z ogniem – rób doświadczenie z dala od łatwopalnych przedmiotów
Przebieg eksperymentu:
- Szklankę postaw na talerzu i wstaw próbówkę do szklanki.
- Wsyp do próbówki kilka wiórek magnezu.
- Wlej do próbówki troszeczkę octu.
- Podpal zapalniczką koniec patyczka do szaszłyków.
- Przytknij palący się patyczek do wylotu próbówki. UWAGA – trzymaj głowę z dala od próbówki i nie nachylaj się nad nią.
- Zgaś patyczek i odłóż go na talerz.
- Odczekaj, aż w próbówce przestanie zachodzić reakcja. Podnieś próbówkę jedną dłonią, trzymając blisko wylotu. Trzymaj próbówkę nad talerzem. Wierzchem drugiej dłoni ostrożnie dotknij spodu próbówki. Odstaw próbówkę do szklanki.
UWAGA: film z pokazanym eksperymentem przeznaczony jest najpierw dla rodzica.
Młody naukowcu - nie psuj sobie zabawy! nie oglądaj filmu ani nie czytaj poniżej zamieszczonego wyjaśnienia przed wykonaniem eksperymentu pod okiem rodzica.
TEORIA
Co wyszło w doświadczeniu?
Po wlaniu octu zawartość próbówki zaczęła się intensywnie pienić. Po przytknięciu zapalanego patyczka nastąpiła mała eksplozja – pojawił się płomień i słychać było dźwięk przypominający szczeknięcie małego psa. Spód próbówki rozgrzał się.
Co tu zachodzi?
W próbówce metal (magnez) reaguje z wodnym roztworem kwasu (kwas octowy). W wyniku tej reakcji wydziela się gaz – wodór. To wydzielanie się wodoru odpowiada za syczenie i pienienie się roztworu.
Kwas octowy jest słabym kwasem, ale za to magnez jest metalem bardzo aktywnym chemicznie, dlatego reakcja przebiega gwałtownie.
Wodór wydziela się w wielu reakcjach metali z kwasami, lecz nie zawsze. Zależy to od danego metalu i danego kwasu, a także może zależeć od stężenia kwasu.
Wodór jest bezbarwny – nie widać go. Nie ma też zapachu, choć w tym doświadczeniu nie możesz tego stwierdzić, gdyż czujesz głównie intensywny zapach octu.
Dlaczego wybuchło?
Wodór jest gazem palnym. Wymieszany z tlenem tworzy tak zwaną mieszaninę piorunującą, która po podpaleniu gwałtownie wybucha. W wyniku tej reakcji powstaje po prostu woda, która jest związkiem tlenu i wodoru. Można wręcz powiedzieć, że woda to spalony wodór.
Wodór ma najmniejszą gęstość wśród gazów. Dlatego unosi się w górę próbówki, jednocześnie mieszając się z powietrzem. W próbówce powstaje mieszanina piorunująca. To ona wybuchała w naszym doświadczeniu.
Dlaczego spód próbówki był gorący?
Spód próbówki był gorący, gdyż reakcja magnezu z kwasem octowym jest reakcją egzotermiczną – w jej wyniku wydziela się ciepło.
Natomiast gorący spód próbówki nie jest spowodowany wybuchem wodoru. Reakcja wodoru z tlenem jest również silnie egzotermiczna, ale w naszym doświadczeniu reaguje tylko niewielka ilość wodoru i reakcja trwa bardzo krótko. Co najwyżej może nieco ogrzać górną część próbówki, natomiast nie dałaby rady podgrzać wodnego roztworu znajdującego się w próbówce. Jeśli masz co do tego wątpliwości, wykonaj jeszcze raz doświadczenie, lecz tym razem nie podpalaj wodoru – spód próbówki i tak będzie gorący.
Zastosowania wodoru
Wodór ma wiele zastosowań, choć nie w naszym codziennym życiu. Jest używany jako odczynnik chemiczny w laboratoriach i zakładach chemicznych. Jest również używany jako paliwo – zarówno w niektórych rakietach jak i w samochodach na wodór, które na razie są mało powszechne, ale być może z czasem to się zmieni.
Dawniej wykorzystywany był też do napełniania balonów. Również tych używanych w sterowcach. Jako najmniej gęsty z wszystkich gazów, spełniał swoją rolę znakomicie, z jednym „drobnym” problemem. Był palny, co powodowało, że gdy taki balon się doszczelnił i pojawiła się jakaś iskra, groziło to katastrofą. Najsłynniejszą katastrofą spowodowaną zapaleniem się wodoru była katastrofa sterowca LZ 129 Hindenburg w 1936 roku. Po tej katastrofie wycofano się z używania wodoru do napełniania balonów. Obecnie balony nośne albo są po prostu wypełnione gorącym powietrzem, albo wypełniane są helem. Hel jest nieco gęstszy od wodoru, ale za to kompletnie niepalny. Niestety – jest również o wiele droższy od wodoru, bo jest go na Ziemi bardzo mało. Dlatego właśnie dawniej napełniano balony wodorem.
Czy wodoru jest dużo?
Na Ziemi wodoru jest całkiem sporo. Ze względu na jego wysoką reaktywność praktycznie nie występuje w postaci czystej. Najbardziej znasz go w postaci spalonej – czyli po prostu jako wodę. Jest również bardzo istotnym składnikiem naszego ciała, które głównie zbudowane jest z węgla, tlenu, wodoru i azotu.
Jeśli natomiast spojrzymy na Wszechświat, to wodór jest jego głównym składnikiem. Wszystkie gwiazdy składają się głównie z wodoru.
****
Więcej o wodorze, jego zastosowaniach i jego związkach możesz przeczytać tu: https://zpe.gov.pl/a/wodor/DbFQCGctg
O katastrofie sterowca LZ 129 Hindenburg możesz przeczytać np. tu: https://pl.wikipedia.org/wiki/LZ_129_Hindenburg
lub obejrzeć np. tu: https://www.youtube.com/watch?v=71lV0GSuOd4