Stanovenie kvality aktívneho uhlia používaného na čistenie vodno-alkoholových roztokov vodka

Predtým [1] boli prezentované výsledky výskumu čistenia adsorpciou s aktívnym uhlím etylalkoholových nečistôt a zistilo sa, že stanovenie adsorpcie aldehydu kyseliny octovej a izoamylalkoholu nemôže byť metódou stanovenia kvality uhlia.

Vzhľadom na to, že základom mechanizmu pôsobenia aktívneho uhlia, ktorý zlepšuje kvalitu roztokov vody a alkoholu, nie je adsorpcia, ale procesy chemisorpčnej iónovej výmeny, obrátili sme sa na štúdium sorpcie kyselín a zásad.

Sorpčná metóda sa v poslednej dobe široko používa na absorpciu iónov z roztokov elektrolytov, ako aj na separáciu ich komplexných zmesí.

Sorpcia ionexu je založená na chemickej reakcii (výmena iónov) medzi sorbentom a elektrolytom v roztoku. Sorbent musí mať ionogénne skupiny schopné výmennej reakcie.

Článok E.V. Trostyanskaya, I.P. Losev, A.S. Tevlin [2] poskytuje prehľad o nedávnej práci na výmenách katiónov a elektrických výmenných živíc používaných v rôznych štúdiách v rôznych priemyselných odvetviach.

Na sorpciu katexu musí mať sorbent kyslé skupiny, ktorých vodík môže byť ľahko vymenený za elektrolytový katión prítomný v roztoku.

Sorpcia organických látok prebieha hlavne typom molekulárnej sorpcie, okrem prípadov, keď organická zlúčenina môže tvoriť ióny.

Sorpcia kyselín a zásad aktívnym uhlím

Adsorpcia silných elektrolytov sa dramaticky líši v mechanizme od adsorpcie nízko disociovaných látok a neelektrolytov. V tomto prípade je vhodnejšie hovoriť o chemisorpčnom procese.

Aktívne uhlie ako sorbent ireverzibilne absorbuje kyslík, čo sa vysvetľuje chemickou interakciou kyslíka s povrchom uhlia.

Shilov a kol., Veria, že interakcia kyslíka s povrchom aktívneho uhlia produkuje tri povrchové oxidy aktívneho uhlia za rôznych podmienok. Pri bežnej teplote a nízkych tlakoch sa teda vytvára oxid, ktorý má zásaditý charakter a pri interakcii s vodou tento oxid poskytuje bázu.

Hydroxylové ióny, prechádzajúce z povrchu aktívneho uhlia do roztoku, sú držané opačnými povrchovými nábojmi, čím sa vytvára elektrická dvojitá vrstva.

Frumkin verí, že pri obvyklej teplote nedochádza k chemickej interakcii kyslíka s povrchom uhlia a že uhlie, ktoré je v rovnováhe s kyslíkom, vytvára kyslíkovú elektródu, ako to bolo.

Adsorbovaný kyslík vysiela ióny O ", ktoré interagujú s molekulami vody. OH ióny tvoria dvojitú elektrickú vrstvu."

Rozhodli sme sa porovnať chemisorpčnú kapacitu čerstvého a vyhoreného uhlia skúmaním absorpcie kyselín a zásad.

Adsorpcia zásad a kyselín s aktívnym uhlím

Štúdie adsorpcie kyselín a zásad ukázali, že aktivované uhlie BAU má nízku adsorpčnú kapacitu vzhľadom na zásady a významne vyššiu vo vzťahu k kyselinám.

Po desaťminútovom kontakte vzorky aktívneho uhlia s roztokom hydroxidu sodného sa vyskytuje rovnaká alkalická adsorpcia v čerstvom i vyhorenom uhlí. Napríklad pri koncentrácii alkálií 100 mmol / 1 sa rovnovážna koncentrácia po adsorpcii tak čerstvého, ako aj použitého aktívneho uhlia rovnala 81 mmol / l. Dlhodobá adsorpcia (24 hodín) tiež nevykazovala žiadne rozdiely v absorpcii alkálií čerstvým a spotrebovaným aktívnym uhlím.

Nízka adsorbovateľnosť alkalického kovu s aktívnym uhlím (BAU) je dôsledkom základnej povahy povrchu uhlia.

Shilov a Lepine [3] ukázali, že sorpčnou kapacitou môžu byť anorganické kyseliny usporiadané v nasledujúcom riadku:

Naše štúdie opakovane ukázali, že čerstvé aktívne uhlie adsorbuje kyseliny (kyselina octová, sírová a chlorovodíková) oveľa lepšie ako použité a že tieto kyseliny môžu byť usporiadané v nasledujúcom poradí adsorpčnou aktivitou:

Výsledky výskumu sú prezentované na obr. 1.

Obr. 1. Adsorpčné izotermy s čerstvým a stráveným aktívnym uhlím.

Rovnakým výskumom sa zistilo, že dvojdňová interakcia aktívneho uhlia s vodou prakticky neznižuje jeho schopnosť adsorbovať kyseliny.

Štúdia adsorpcie chloridu sodného ukázala takmer rovnakú adsorbovateľnosť s čerstvým a vyhoreným uhlím.

Štúdie, ktoré sme stanovili na stanovenie zmien v elektrickej vodivosti vody po premiešaní s uhlím, ukázali značný rozdiel v elektrickej vodivosti vodných roztokov po spracovaní čerstvým a vyhoreným uhlím.

Po 60 minútach miešania 10 g čerstvého uhlia a 100 ml vody bola merná vodivosť roztoku 1,4 × 10-3 ohm -1 cm-1 a po miešaní rovnaké množstvo použitého uhlia λ.₀ = 6,6 • 10-5, t.j. vodivosť vody po premiešaní s stráveným aktívnym uhlím je asi 400 krát nižšia ako vodivosť vody po miešaní s čerstvým uhlím.

Po premiešaní s čerstvým uhlím narastá elektrická vodivosť vodných roztokov so zvyšujúcim sa obsahom uhlia a pH roztokov leží v rozmedzí 8 - 8,15. Elektrická vodivosť vodných extraktov použitého aktívneho uhlia sa takmer nemení od zmeny vzorky uhlia a pH roztokov je v rozmedzí 5,9-6,4. Ako ukazujú naše merania, pridanie aldehydu kyseliny octovej v rozsahu 0,0025 až 0,01% neovplyvňuje zmenu elektrickej vodivosti roztokov.

Zmeny v elektrickej vodivosti nie sú vždy spôsobené stupňom alkality média, čo je s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobené prechodom na iné elektrolyty uhlia.

Pri alkalite 4,8 a 6,0 (počet mililitrov 0,01 N kyseliny, nasledovaná titráciou 100 ml roztoku s indikátorom brómtymolovej modrej) sa elektrická vodivosť λ® = 2,4 • 10 -4.

Pri neutrálnej a slabo alkalickej reakcii (pH 7–7,2) leží špecifická elektrická vodivosť v rozsahu 1,0-1,3-10-4. Stanovenie elektrickej vodivosti vodných roztokov (po premiešaní vody s uhlím) môže teda charakterizovať kvalitu uhlia, ale vzhľadom na to, že nielen báza, ale aj rôzne elektrolyty, ktorých zloženie je variabilné, prechádzajú z uhlia na roztok; spoľahlivejšie pre vlastnosti skúmaného uhlia je metóda titrácie roztoku.

Najlepším ukazovateľom pre tieto definície je brometymnium, ktorého farebný prechod leží v rozsahu pH 6-7,

Dôkazom procesu výmeny iónov je, ako poukazuje B. Bauman [4], zmena pH počas prenosu ionomeničovej živice na roztok soli. Kvalitné aktívne uhlie tiež spôsobuje zvýšenie pH roztokov, ktoré je spojené s procesom ionomeničovej reakcie.

Naše stanovenia pH druhov a vodiek ukázali, že uhlie, ktoré pri alkalickej reakcii pri miešaní s vodou, spôsobuje tiež zvýšenie pH vodných alkoholových roztokov po ich prechode cez uhoľnú kolónu, to znamená, že pH vodky musí byť vyššie ako pH zodpovedajúcich druhov; PH metropolitnej a 40% vodky je vyššie ako pH týchto druhov, a že so zvyšujúcou sa alkalitou vody po miešaní s aktívnym uhlím sa zvyšuje rozdiel medzi pH tohto druhu a vodkou (pH moskovskej špeciálnej vodky sa sotva líši od pH tohto druhu, pretože sa pripravuje hydrogenuhličitan sodný a kyselina octová, čo spôsobuje pufrovanie roztokov voda-alkohol).

Definícia APH, t. J. Rozdiel v pH triedenia a vodky (s výnimkou moskovskej vodky), môže byť ďalším kritériom pre hodnotenie kvality uhlia.

Pretože aktívne uhlie funguje, pH tohto druhu sa bude približovať pH vodky a uhlie, ktoré sa má regenerovať, nespôsobí zmenu pH vodky.

Dá sa predpokladať, že zlepšenie organoleptických vlastností vodných alkoholových roztokov po filtrácii cez drevené uhlie je tiež spojené s procesom chemisorpcie odstraňovania alebo ničenia určitých proteínových látok alebo ich produktov hydrolýzy, ktoré môžu byť v alkohole vo veľmi malých koncentráciách.

Reakcia iónovej výmeny prebieha s najväčšou pravdepodobnosťou medzi oxidmi na povrchu uhlia a aktívnymi polárnymi skupinami proteínových látok alebo produktov ich hydrolýzy.

R. Blok [5] sa podrobne zaoberá separáciou aminokyselín ionexovou chromatografiou. V tom istom článku sa uvádza, že Thithermus, Klasson a ďalšie uskutočňovali separáciu aromatických aminokyselín s použitím aktívneho uhlia.

Prítomnosť bielkovinových látok alebo produktov hydrolýzy, napríklad prolamínov (gliadín, hordeín) v alkohole môže byť, ako to naznačuje BM Chagin [6], porucha pivovarskej špirály ohrievača alebo dôsledok ablácie varných častíc z kolóny v epurácii a postriekania alkoholom podľa dosky rektifikačných kolón. B. M. Chagin [6] preukázal pozitívnu reakciu na proteín (v alkohole) počas spracovania pšenice.

Experimenty ukázali, že niektoré roztoky voda-alkohol pred filtráciou cez uhlie mali pozitívnu reakciu na amoniak (s Nesslerovým činidlom).

Po pridaní roztoku manganistanu draselného v alkalickom prostredí k roztoku voda-alkohol pred prechodom cez uhlie k tejto reakcii nedošlo.

Hlavný mechanizmus pôsobenia aktívneho uhlia na drevo, ktorý zlepšuje chuťové vlastnosti vodných alkoholových roztokov, môže byť s najväčšou pravdepodobnosťou vysvetlený procesom ionomeničovej reakcie medzi oxidovými povlakmi na povrchu uhlia a nečistôt vo vodno-alkoholických roztokoch.

Proces výmeny iónov, ktorý prebieha na povrchu aktívneho uhlia, môže byť reprezentovaný nasledujúcou rovnicou:

-C-OH + MA = -C-A + MON (1)

Ak sú nečistoty vo vodno-alkoholovom roztoku produktom hydrolýzy proteínových látok, potom uvedená rovnica nadobúda formu

-C-OH + R-COOH = -C-COOH (2)

Pri absencii aktívneho uhlia na povrchu oxidových povlakov typu: t

uhlie nebude mať schopnosť ionomeničovej reakcie, a preto vodný extrakt nebude mať alkalickú reakciu.

Alkalická reakcia vodného extraktu môže byť tiež vysvetlená skutočnosťou, že spolu s iónovo-výmennou reakciou, ktorá prebieha medzi aktívnym povrchom uhlia a nečistotami vo vodke (napríklad dusíkaté zlúčeniny proteínového pôvodu), dochádza k výmene iónov medzi oxidovými povlakmi uhlia a solí rozpustených vo vode. alkoholový roztok (pri príprave triedenia), čo tiež vedie k tvorbe bázy.

Navrhovaný spôsob stanovenia aktivity uhlia je teda redukovaný na stanovenie voľných oxidových povlakov aktívneho uhlia

Na základe výskumu bol navrhnutý spôsob hodnotenia kvality aktívneho uhlia použitého na čistenie vodno-alkoholických roztokov určením stupňa alkality vody po extrakcii študovaného uhlia.

Zistilo sa, že po miešaní použitého aktívneho uhlia vodou sa reakcia média stáva neutrálnou alebo mierne kyslou. Kvalitné aktívne uhlie pri miešaní s vodou dáva alkalickú reakciu. Miera kvality uhlia použitého na čistenie môže byť teda mierou alkality vody po jej premiešaní s uhlím.

Hodnotenie kvality uhlia sa vykonáva nasledovne.

Priemerná vzorka aktívneho uhlia, odobratá z uhoľného stĺpca, sa zľahka pritlačí medzi listy filtračného papiera, dôkladne premieša a 30 g skúmaného uhlia sa odváži na technických mierkach.

Časť uhlia sa trepe so 150 ml vody počas 10 minút na trepačke alebo ručne. Na konci miešania sa uhlík prefiltruje cez bežný filtračný papier. K 100 ml získaného filtrátu sa pridá 5 kvapiek brothymolovej modrej (0,1 g na 100 ml 20% alkoholu) ako indikátora.

Ak je filtrát kyslý, roztok sa zožltne. Keď je roztok alkalický, roztok sa zmodrá. 100 ml filtrátu sa titruje 0,01 N roztokom kyseliny sírovej alebo kyseliny chlorovodíkovej (indikátor - 5 kvapiek metylbromidu).

Uhlie by sa malo regenerovať, ak sa na titráciu 100 ml filtrátu spotrebuje menej ako 0,2 ml 0,01 N roztoku kyseliny, t.j. dochádza k takmer neutrálnej reakcii média.

Obr. 2. Aktivita uhlia v ml 0,01 N roztoku kyseliny. Prerušovaná čiara znázorňuje aktivitu uhlia po regenerácii.

Koniec titrácie je určený prechodom modrej farby roztoku na zelenú so slabo žltým odtieňom (zaznamenáva sa okamih farebného prechodu).

Kvalita regenerovaného uhlia sa určuje po umytí uhlia triedením, tzv.

Ako ukázali štúdie, kvalita čerstvého uhlia by sa mala stanoviť nasledovne: 200 g čerstvého uhlia sa vyleje na 1 liter destilovanej vody, po 2 hodinách sa vyleje 1 liter vody a znova sa vyleje uhlie. Po dvoch hodinách infúzie sa voda vypustí a vzorka uhlia sa vytlačí, ako je uvedené vyššie. Na technických váhach sa odváži 30 g testovaného uhlia a pretrepe sa so 150 ml destilovanej vody. 100 ml filtrátu sa titruje 0,01 N roztokom kyseliny v prítomnosti indikátora (5 kvapiek metylbromidu); na titráciu by sa mali použiť aspoň 2 ml 0,01 N roztoku kyseliny.

Hodnotenie kvality aktívneho uhlia, čerstvého aj v stĺpcoch, sa vykonáva na základe dvoch paralelných definícií.

V tabuľke a na obr. 2 ukazuje výsledky kontroly kvality uhlia z jedného z uhoľných stĺpov Moskovskej pálenice.

Množstvo zmeškaných triedení v dkl

Spotreba 0,01 N kyseliny na titráciu v ml

Príručka pre lekárov 21

Chémia a chemická technológia

Interakcia uhlia a vodného plynu

Spôsobom BI - plynu (obr. 3.31) sa uhlie a para (alebo uhoľná pasta) rozdrvené na 0,07 mm privádzajú do druhého stupňa splyňovania - do hornej zóny 1 plynového generátora, kde prichádzajú do styku s horúcim syntéznym plynom vystupujúcim zo dna. časti prístroja. Teplota v druhom stupni je 925 ° C. Keď k tomu dôjde, hydrogenácia niektorých zavedených palív. Nezreagované uhlie (koks) je prenášané plynnými reakčnými produktmi cez hornú dýzu, je oddelené od unášaných častíc vo vzdialenom cyklóne a vracia sa do strednej časti 3 zariadenia (do prvého stupňa splyňovania), kde je úplne splyňované reakciou s parou a kyslíkom pri 1480 ° C. Popol v roztavenom stave prúdi do nádrže na vodu nachádzajúcej sa v spodnej časti, [c.130]

Spôsoby v tavenine sú variantom splyňovania uhlia v ablačnom móde. V nich sa uhlie a splyňovacie činidlo privádzajú na povrch kovových tavenín, trosk alebo solí, ktoré majú úlohu nosičov tepla. Proces s roztaveným železom je najsľubnejší, pretože je možné využiť voľné kapacity konvertorov kyslíka v metalurgii železných kovov dostupných v mnohých krajinách [97]. V tomto procese je generátor plynu dutý, obložený žiaruvzdorným materiálom, konvertorová jednotka s kúpeľom roztaveného železa (teplota 1400 - 1600 ° C). Uhlíkový prach zmiešaný s kyslíkom a vodnou parou sa privádza z hornej časti zariadenia kolmo na povrch taveniny vysokou rýchlosťou. Tento prúd, ako by vyfukoval sliz vytvorený na povrchu taveniny a mieša taveninu, čím sa zvyšuje povrch jej kontaktu s uhlím. Vďaka vysokoteplotnému splyňovaniu dochádza veľmi rýchlo. Stupeň konverzie uhlíka dosahuje 98% a tepelná účinnosť je 75 - 80%. Predpokladá sa, že železo hrá úlohu katalyzátora na splyňovanie. Keď sa do taveniny pridáva vápno, tento vápnik interaguje so sírou uhlia, čím sa vytvára sulfid vápenatý, ktorý sa kontinuálne odstraňuje spolu so troskou. V dôsledku toho je možné uvoľniť syntézny plyn zo síry obsiahnutej v uhlí o 95%. Syntézny plyn získaný v procese tavenia obsahuje 677 ° (obj.) CO a 28% (obj.) Hg. Strata železa, ktorá musí byť doplnená, je 5-15 g / m plynu. [C.97]

Najzákladnejším riešením problému ochrany povodia je rozvoj nových metód konverzie energie, ktoré poskytujú neškodné emisie. Jednou z takýchto metód je elektrochemická, ktorá poskytuje priamu premenu chemickej energie paliva na elektrickú energiu. Proces premeny energie prebieha v palivových článkoch (pozri xvi.). Spracováva sa zemný plyn alebo zemný plyn, zvyčajne vodnou parou, ktorá produkuje plyn s vysokým obsahom vodíka, ktorý sa potom privádza do palivového článku. Pretože okysličovadlo a redukčné činidlo sú priestorovo oddelené v palivovom článku, nedochádza k ich priamej interakcii [c.390]

V súčasnosti v súvislosti so znižovaním zásob zemného plynu a ropy sa čoraz viac využívajú produkty splyňovania uhlia. Keď sa tento proces uskutočňuje, uhlie interaguje pri vysokých teplotách s rôznymi oxidačnými činidlami vzduchom, vodnou parou a oxidom uhličitým (IV). V dôsledku toho vznikajú rôzne plynné zmesi, ktoré okrem anorganických zložiek obsahujú metán a iné uhľovodíky. [C.349]

Ale v plynových generátoroch môžete získať bohatý plyn. Ak sa namiesto vzduchu vedie vodná para horúcim uhlím, vzniká v dôsledku interakcie uhlíka s ním oxidy vodíka a oxidu uhličitého CO a CO2. Nedostatočná časť vodnej pary sa pridáva k ostatným produktom splyňovania a vytvára sa vodný plyn, ktorý sa skladá z vodíka, oxidov uhlíka a vody. [Č.52]

Reakcie vodných pár. Počas dehydrogenácie butylénu v prítomnosti vodnej pary uhlík vytvorený na katalyzátore čiastočne reaguje s vodnou parou. [C.91]

Interakcia vodnej pary s uhlím. Uhlík vytvorený počas rozkladu divinylu podľa reakcie (51) čiastočne reaguje s vodnou parou podľa reakcie (52) a čiastočne uložený na katalyzátore. Množstvo uhlia, ktoré reaguje s vodnou parou, sa môže vypočítať z množstva vyrobeného CO2 a CO. Na základe tabuľky údajov. 23, množstvá reaktívneho uhlia boli stanovené v experimentoch s trvaním 1 h (tabuľka 26). [Č.111]

Efektívne spôsoby použitia tuhých palív na výrobu chemických výrobkov a materiálov možno nájsť aj vtedy, keď sú vystavené ožiareniu, interakciou rôznych látok (plynov, vodných pár, halogenidov atď.) S ultrajemným uhoľným prachom v plazmovom lúči, vystavením koróne, vytvorenej pri veľmi vysokých hodnotách. napätie a frekvencia s očakávaním, že nakoniec kombinácia chémie a energie vytvorí procesy, pre ktoré budú iba uhlie, voda a vzduch surovinami. [C.15]

Reakcie vodných pár. Počas dehydrogenácie butylénu v prítomnosti vodnej pary uhlík vytvorený na katalyzátore čiastočne reaguje s vodnou parou. [76] Uvažuje sa o tom, že pri reakcii vodných pár s uhlím dochádza k nasledujúcim reakciám [c.19].

Interakcia vodných pár s uhlím [10]. Uhlie vznikajúce pri rozklade butadiénu reakciou (IV, 32) čiastočne reaguje s vodnou parou reakciou (33) a je čiastočne nanesené na katalyzátore. Množstvo uhlia reaguje s [p.111]

V prípade nízkoteplotnej oxidácie uhlíka sorpčný mechanizmus vývoja procesu úplne určuje intenzitu vyhorenia uhlíka, množstvo a kvalitu získaných produktov. Všimnite si, že koncept nízkoteplotnej oxidácie uhlíkového paliva je veľmi ľubovoľný. Sorpčný mechanizmus interakcie s kyslíkom, dokonca aj pre najmenej aktívne uhlie (grafit, elektródový uhlík, vysokoteplotný koks), prestáva mať zrejmý účinok už pri teplotách 600 - 800 ° K a proces sa stáva stabilným a stacionárnym. Zároveň pri interakcii uhlíka s oxidom uhličitým alebo vodnou parou pôsobia sorpčné javy aj pri teplotách 1000 - 1200 ° K. [c.144]

Viac CO obsahuje t. vodný plyn, pozostávajúci (v ideálnom prípade) zo zmesi rovnakých objemov CO a On a poskytujúci 2800 kcal / m počas spaľovania. Tento plyn sa získava fúkaním vodnej pary cez vrstvu horúceho uhlia, pri asi 1000 ° C dochádza k interakcii podľa rovnice NaO + C + 31 kcal = CO + Na. Pretože reakcia tvorby vodného plynu prebieha s absorpciou tepla, uhlie sa postupne ochladzuje a udržiava ho v horúcom stave, je potrebné striedať prenos vodnej pary s prechodom vzduchu (alebo kyslíka) do plynového generátora. V tomto ohľade obsahuje vodný plyn približne CO - 44, Na - 45, COa - 5 a N3 - 6%. Široko sa používa na syntézu rôznych organických zlúčenín. V tejto otázke je uvedený prehľadný článok. [Č.513]

Oxid uhoľnatý (II) má veľký význam ako neoddeliteľná súčasť plynného paliva (vzduch, voda a zmiešaný plyn). Vzduchový plyn sa vyrába vyfukovaním vzduchu horúcim uhlím. Tento proces sa uskutočňuje vo vysokých valcových peciach, nazývaných generátory (obr. 67). Uhlie je naložené do generátora zhora a vzduch je privádzaný zdola. V spodnej zóne generátora, za podmienok vysokého kontinuálneho prúdenia vzduchu (kyslík), dochádza k úplnej oxidácii uhlíka C + 02 = C0 g. Výsledný CO2 stúpa a prechádza horúcimi vrstvami uhlia a interaguje s posledným CO2 + C = 2C0. Oxid uhoľnatý (II) spolu s dusíkom vzduchu vystupuje z generátora. Zmes týchto plynov (CO a N2) v objemovom pomere 12 sa nazýva generátor alebo vzduchový plyn. [Č.354]

Zmes vodíka a oxidu uhoľnatého (syntézneho plynu) použitého pri oxoreakcii má približne stechiometrický objemový pomer. Inými slovami, je to podobné vodnému plynu. Môže sa získať interakciou uhlíka (uhlie alebo koks) s vodnou parou podľa rovnice [p.262]

V obidvoch prípadoch sa v dôsledku ohrevu vyparujú z dreva parné a plynné produkty rozkladu (zmes pary a plynu) a zvyšky aktívneho uhlia. Ak chcú premeniť drevo na plynné palivo, nedostanú drevené uhlie a vďaka svojej interakcii s vysokoteplotným kyslíkom a parami vzduchu získajú horľavý plyn a teplo na pyrolýzu dreva. Takýto proces sa nazýva splyňovanie a výsledná zmes plyn-plyn sa nazýva plyn zo zemného plynu. [C.16]

Vodík je jedným z najbežnejších prvkov periodického systému, prakticky sa však nevyskytuje vo voľnej forme na výrobu vodíka a je potrebné špeciálne zariadenie. Obsah (objemovo) vodíka vo vzduchu je len 5 - 10% Je zrejmé, že je nepraktické extrahovať ho zo vzduchu. Hlavnými zdrojmi výroby vodíka sú prírodné a súvisiace plyny, ropa, uhlie a voda. Vodík sa vyrába zo zemného plynu metódou katalytickej konverzie (interakcia metánu s vodnou parou) [c.97]

Oddelený plyn je privádzaný v protiprúde k pohybujúcemu sa adsorbentu v adsorpčnej sekcii cez špeciálnu distribučnú dosku. Komponenty, ktoré sú dobre adsorbované, sa absorbujú a prchavé plyny sa odstraňujú ako horný produkt a časť tohto produktu sa používa ako nosný plyn pre plynový výťahový systém. Uhlie sa ďalej pohybuje po rektifikačných úsekoch, kde interaguje s ťažkými zložkami uvoľnenými v stripovacej časti počas tohto interakčného obohatenia adsorbovanej fázy s ťažkými zložkami, vytesňujúc menej adsorbované plyny (analogicky s destiláciou). V plynnej fáze sa koncentrujú prchavé prchavé plyny, ktoré sa ako druhá frakcia odstraňujú zo strednej časti destilačnej sekcie. Ťažké zložky uvoľnené v stripovacej sekcii tvoria tretiu frakciu - spodný produkt, ktorý sa vypúšťa v zmesi s vodnou parou. Navrhované inštalácie [c.185]

Testy splyňovania uhlia s využitím tepla atómového reaktora na pilotnom zariadení ukázali, že hnedé uhlie intenzívne interaguje s vodnými parami pri teplote 800 - 850 ° C a uhlie a pri teplote takmer o 100 ° C vyššie. [C.106]

Splyňovanie je premena organickej časti fosílneho uhlia na horľavé plyny pri interakcii s oxidačnými činidlami (Oz, vzduch, vodná para, CO2) pri vysokej teplote (1000 - 2000 ° C). Uhlie sa zároveň takmer úplne premieňa na generátorové a vodné plyny (tuhý zvyšok je popol). Pre splyňovanie s hnedým uhlím a produktom spracovania uhlia - koksu. [C.474]

Oxidácia acetylénu pri 400–410 ° 1) vodná para na acetaldehyd, 2) vodná para na acetón a oxid uhličitý 3) interakcia molekuly acetylénu s dvoma molekulami acetónu Voľný octan železitý, octan zinočnatý a octan manganatý Porézne uhlie (200 g uhlia s 35 g acetátu) zinok a 10 g octanu mangánu) 112 [c.458]

Podobne ako α-kovy, tieto látky interagujú s vodnou parou a najviac elektropozitívne medzi nekovmi, najmä uhlím. Keď prúd vodnej pary prechádza vrstvou horúceho, je takmer biely až do [c.193]

Podobne interakcia CO2 s uhlím pri výrobe plynných palív zohráva veľkú úlohu pri reakcii tvorby takzvaného vodného plynu, t.j. horľavej zmesi získanej pôsobením červenej horúcej vodnej pary na uhlie. [C.212]

Rýchlosť splyňovania závisí od reaktivity paliva (t. J. Jeho schopnosti interagovať so splyňovacím činidlom - kyslíkom a vodnou parou), veľkosti častíc, obsahu vlhkosti a popola atď. Uhlie, rašelinový koks majú najvyššiu reaktivitu a antracit - najmenej., [C.189]

Pri experimentoch s katalyzátormi oxidu železitého sa zistilo, že CO nielenže redukuje oxidy železa, ale tiež sa rozkladá na CO2 a C. Vodná para primárne oxiduje uhlie, nie kovové železo. Reuter a jeho zamestnanci navrhujú nasledovnú schému mechanizmu na konverziu oxidu uhoľnatého s vodnou parou: molekuly vodnej pary sú adsorbované na aktívnych miestach katalyzátora a privádzané do reaktívneho stavu na interakciu s nápadnými molekulami oxidu uhoľnatého. [C.162]

Reakčná rovnica ukazuje, že teplo sa absorbuje, keď vodné pary interagujú s uhlím. Následne sa zníži teplota v generátorovej peci počas prenosu vodnej pary. Preto sa strieda dodávka vzduchu a vodnej pary do generátora, čo vedie k tomu, že uhlie je udržiavané v horúcom stave. Bežný generátorový plyn je zmesou vzduchu a vodných plynov. Ak je generátor napájaný zmesou vodnej pary a kyslíka, striedanie prívodu pary a vzduchu zmizne. Takýto generátor pracuje nepretržite a súčasne sa získava plyn, ktorý je blízky zloženiu vody. [C.204]

Zariadenie pozostáva z plynového generátora 2 a regenerátora oxidov 3. Jemne zrnité uhlie z bunkra 1 a oxid kovu z regenerátora 3 s teplotou 1000 až 1050 ° C súčasne vstupujú do generátora. Proces tvorby plynu je spôsobený interakciou kyslíka s oxidmi kovov a vodnou parou s uhlíkom. Výsledná plyn a nerazlozhennogo vody [p.52]

Na získanie organických zlúčenín sa použilo zahrievanie a iné aktivačné účinky. Takéto pokusy však boli neúspešné. Pri vzájomnej interakcii organogénne prvky zvyčajne poskytovali najjednoduchšie anorganické zlúčeniny a látky vznikajúce rozkladom organických zlúčenín - CO2, CO, H20, NH3, NO2, H N. Na základe niektorých experimentov sa získali látky podobné organickým látkam. I. Bertselius poukázal na to, že pôsobením kyseliny dusičnej na uhlie sa získava viskózna látka, ktorá sa nazýva v dôsledku vonkajšej podobnosti umelého tanpínu, keď sa surové železo rozpúšťa vo vodnom prostredí a vyrába látku, ktorá sa podobá produktu varenia čiernej zeminy. alebo prechodom zmesi metánu, etylénu a oxidu uhličitého cez vyhrievanú porcelánovú trubicu, čím sa získa ľahko sublimovaná salopodobny substancia so špecifickým zápachom. Tieto výrobky však nemohli byť plne pripisované organickej povahe a Berzelius ich zvažoval. mali byť spravodlivo umiestnené na hranici medzi organickými a anorganickými látkami [45, s. 12]. [C.26]

Pri spôsobe aktivácie surového uhlia v parnom plyne sa ako aktivačné činidlá používajú oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, amoniak, vodná para atď. Podstatou spôsobu je, že interakcia aktivačného činidla s uhlím vedie v konečnom dôsledku k zvýšeniu dostupného aktívneho povrchu., zvýšenie celkového objemu pórov a zmena pórovitosti uhlia. Najrozšírenejšia metóda aktivácie vodnej pary a zmesi oxidu uhličitého s vodnou parou a kyslíkom. Vykurovanie suroviny v prúde vodnej pary alebo zmesi plynov na 800 - 900 ° C umožňuje získať uhlie dobrej kvality. [C.14]

Odpadové uhlie zo dna adsorbéra. nasýtený kyselinou sírovou, vstupuje do separačnej desorpcie. Tu sa zahrieva na 380 až 450 ° C v prúde inertného plynu v dôsledku interakcie kyseliny sírovej s uhlím, CO2, vodnou parou a 502 (10 až 15%), pričom posledne menovaný sa môže použiť ako surovina na výrobu kontaktnej kyseliny sírovej. Uhlie sa vracia do cyklu po separácii jemných frakcií. [C.176]

Interakcia medzi molekulami vody. Štruktúra coi-deisire fáz. Molekuly V. majú stredný, dipólový moment, silnú interakciu. spolu s polárnymi molekulami dr in-in. Atómy vodíka môžu zároveň tvoriť vodíkové väzby s atómami O, N, F, I, S, atď. Malé množstvo je prítomné vo vodných parách pri nízkych teplotách a miernych tlakoch (približne 1% pri teplote varu a atm. tlak) dimérov В (pre nich ДД br 15 kJ / mol), vzdialenosť medzi atómami kyslíka je 0,3 nm. V kondenzátoroch. Vo fázach každá molekula B. tvorí štyri vodíkové väzby, dve ako donor protónov a dve ako akceptor protónov. Priemerná dĺžka týchto väzieb je kryštalická. modifikácie ľadových a kryštalických hydrátov cca. 0,28 nm. Uhol О - Н. O má sklon k 180 °. Štyri vodíkové väzby molekuly V. sú orientované približne na vrcholy pravidelného tetraedrónu (obr. 2). [C.395]

Pri nízkych teplotách dochádza k pomalej oxidácii uhlíka, pri ktorej prevládajú sorpčné procesy. Sorpčný mechanizmus interakcie s kyslíkom, dokonca aj pre najmenej aktívne uhlíky (grafit, elektródový uhlík, vysokoteplotný koks), prestáva hrať úlohu pri teplotách 600 - 800 K. (Sorpčné javy interagujú s oxidom uhličitým alebo vodnou parou a dokonca pri teplotách 1000 ° C). -1200 K.) Keď sa zvyšuje chemická aktivita uhlia a zvyšuje sa exotermický účinok reakcie, pozoruje sa pokles hodnôt týchto teplôt, po ktorých sa významne znižuje úloha sorpčných procesov. [C.210]

Reakcie vyšších uhľovodíkov si možno predstaviť nasledovne: pri vysokých teplotách sa tieto uhľovodíky najprv rozkladajú na uhlie, vodík a metán, po čom uhlie a metán interagujú s vodnými parami podľa rovníc [c.303]

Podzemné splyňovanie uhlia. Časť uhoľného sloja je tvarovaná skupinou vrtov v jednej z nich, ktorá slúži na fúkanie horúceho vzduchu, v dôsledku čoho sa zapaľuje uhlie v nádrži a z iných studní nachádzajúcich sa od prvého vo vzdialenosti 15-25 m sa výsledné produkty splyňovania nasávajú. Medzi výstupmi fúkania a odvodu plynu prebiehajú nasledujúce procesy. V blízkosti vývrtu uhlia horí, čím vzniká oxid uhličitý CO. Teplo uvoľnené počas spaľovania uhlia sa pohybuje s plynmi na stranu plynových výfukových vrtov, v dôsledku čoho sa uhlie ohrieva na vysoké teploty. V tejto zóne sa nehorľavý oxid uhličitý vznikajúci v zóne spaľovania redukuje na horľavý oxid uhoľnatý CO v dôsledku uhlíka horúceho paliva C + C0d 2C0. Vlhkosť obsiahnutá v uhlí sa premieňa na vodnú paru. V redukčnej zóne podzemného plynového generátora tiež dochádza k interakcii vodnej pary s horúcim palivom, čo vedie okrem tvorby oxidu uhoľnatého k tvorbe vodíka [p.292]

Pec znázornená na obr. 13, pozostáva z komory vyhrievanej vonku s generátorovým plynom. Od bunkra cez plynotesnú prepúšťaciu bránu, periodicky každé 4 hodiny sa uhlie privádza do pece. V rovnakých intervaloch sa koks do vozíka vypúšťa z komory pomocou hydraulického uzáveru. Vodná para sa vstrekuje do spodnej časti komory, kde sa nachádza horúci koks, v interakcii s koksom do vodného plynu a množstvo vyrobeného vodného plynu sa reguluje množstvom dodávanej vodnej pary, ktorá sa vypúšťa do časti pece BepxHeii, plyn sa odstraňuje ešte vyššie. 41]

Viac CO obsahuje t. vodný plyn, ktorý (v ideálnom prípade) pozostáva zo zmesi rovnakých objemov CO a Ng a ktorý poskytuje 2800 kkag / m počas spaľovania. Tento plyn sa získava fúkaním vodnej pary cez vrstvu horúceho uhlia a okolo 1000 ° C dochádza k interakcii podľa rovnice H20-1-C-1-Z1 / s / sal = C0 + H2, keďže reakcia tvorby vodného plynu je endotermická, uhlie sa postupne ochladzuje a udržiavanie v horúcom stave je potrebné striedať prenos vodnej pary s prenosom vzduchu, preto vodný plyn obsahuje približne 44% CO, 45% Hg, 5% CO2 a 6% N2. [C.279]

Samostatné aktivayush a regenerácia antracitu. K aktivácii uhlia dochádza vtedy, keď sa uhlík spaľuje v prostredí vodných pár. V praxi sa uhlík začína v interakcii s vodnou parou, oxidom uhličitým a ich zmesou pri teplotách nad 700 ° C, rýchlosť interakcie sa zvyšuje s rastúcou teplotou. Takže pri 800 ° C je strata uhlíka 12 až 19% a pri 900 ° C sa súčasne zvyšuje stupeň uhlíkového vyhorenia o 2-2,5-krát. Tým sa mení aj kvalita aktívneho uhlia. Aktívne uhlie sa preto získava pri 850–900 ° C, pričom vnútorný povrch pórov dosahuje 750–800 m / g. [Č.151]

Pozri strany, na ktorých je uvedený pojem uhlia a vodného plynu, interakcia: [c.303] [c.81] [c.284] [c.127] Prednášky vo všeobecnej chémii (1950) - [c.272]

Interakcia uhlia s vodou

Reakcia uhlíka s vodnou parou môže nastať nasledujúcimi reakciami.

V dôsledku reakcie (2.15) a (2.18) sa vytvorí plynná fáza, ktorá pozostáva z CO, CO₂, H₂ a H₂V plynnej fáze takéhoto prostriedku bude reagovať vodný plyn

a reakcia medzi CO₂ a tuhý uhlík

Reakcie (2.15) a (2.18) sú endotermické. Podľa princípu Le Chatelier s rastúcou teplotou v zložení rovnovážnej zmesi plynov sa množstvo vodnej pary zníži a obsah H sa zníži.₂, CO a CO₂ sa zvýši.

Pretože reakcie (2.15) a (2.18) pokračujú so zvyšovaním objemu interagujúcich látok pri konštantnej teplote, reakcie prebiehajú v smere tvorby H₂, CO a CO₂ prispeje k zníženiu tlaku.

Ak súčasne s reakciami (2.15) a (2.18) nastane reakcia interakcie uhlíka s oxidom uhličitým a reakciou vodného plynu, potom zvýšenie teploty a zníženie tlaku prispejú k zvýšeniu pomeru (% CO) / (% CO₂) v rovnovážnej zmesi.

Tabuľka 2.3 poskytuje informácie o vplyve teploty na rovnovážné konštanty reakcií (2.15) a (2.18).

Tabuľka 2.3 - Rovnovážné konštanty reakcií (2.15) a (2.18) pri rôznych teplotách

Z vyššie uvedených údajov je zrejmé, že:

1. V oblasti s nízkou teplotou sa vodná para s interakciami s uhlíkom ťažko ovplyvňuje.
2. Pri teplotách 400 - 1000 ° C sú obe reakcie takmer úplne reverzibilné, preto v zložení rovnovážneho plynu sú prítomné značné množstvá vodnej pary.
3. Pri vysokých teplotách v prítomnosti tuhého uhlíka sa v dôsledku reakcií (2.15) a (2.18) takmer úplne spotrebuje vodná para.

V oblasti miernych teplôt plynná fáza, ktorá je výsledkom reakcií (2.15) a (2.18), obsahuje významné množstvá H₂Oh, CO, CO₂ a H₂. Rovnovážne zloženie plynnej fázy sa určuje reakciou vodného plynu.

Reakcia vodného plynu je endotermická, preto, ako teplota stúpa, rovnovážny plyn obsahuje obsah CO, čo je ekvivalentné zvýšeniu množstva uhlíka splynovaného reakciou (2.15). Keď teplota v rovnovážnej zmesi plynov klesá, obsah CO sa zvyšuje.₂, ktorá je ekvivalentná splyňovaniu uhlíka hlavne reakciou (2.18).

Pri vysokých teplotách endotermické reakcie vodného plynu a interakcia uhlíka s CO₂ nezvratne pokračovať v smere tvorby CO. To naznačuje, že pri vysokých teplotách prebieha splyňovanie len reakciou (2.15).

Vodík: voda plus drevené uhlie

Zdroj e! Science News potešilo každého, kto nasleduje správu o vede, s novinkou, že vedci našli lacný spôsob výroby vodíka z veľmi obyčajnej vody, v ktorej je naša Zem bohatá. To je kľúč k široko diskutovanému „vodíkovému hospodárstvu“, v ktorom by sa vodík mohol stať hlavným palivom. Dnes to nie je možné, pretože výroba vodíka je pomerne komplikovaný a nákladný proces.

Výskumníci uvádzajú, že to bude vyžadovať vysoko kvalitné drevené uhlie alebo uhlík v inej forme. Správa o štúdii bola publikovaná vedeckým časopisom Journal of Physical Chemistry C. V súčasnosti sa vedci zaoberajú nielen hľadaním nových zdrojov energie, ale aj otázkami lacnejšej energie. V poslednej dobe odborníci našli náhradu za vzácnu platinu v solárnych článkoch.

Ikuko Akimoto a jeho kolegovia zdôrazňujú, že tradičné spôsoby štiepenia vody, ktoré zahŕňajú, ako je dobre známe, vodík a kyslík, vyžadujú použitie drahých katalyzátorov alebo prechod elektrického náboja cez vodu. Príliš drahý spôsob výroby vodíka by znížil potrebu civilizácie v uhoľných, ropných a iných druhoch fosílnych palív.

Problém je len v lacnom katalyzátore. Na základe vývoja, ktorý bol k dispozícii pred niekoľkými desaťročiami, sa vedci rozhodli skontrolovať tento kvalitný uhlíkový prášok a prášok z dreveného uhlia. Tieto lacné a ľahko dostupné materiály umožňujú oddeľovať bežnú vodu na vodík a kyslík.

Skupina vedcov vedená spoločnosťou Akimoto testovala oba typy prášku. Uhlíkový prášok bol pridaný do vody a táto kompozícia bola ovplyvnená nanosekundovými laserovými pulzmi. Počas experimentu sa získal vodík pri teplote miestnosti. Nevyžadovali sa ani drahé katalyzátory ani elektródy. Úspech tohto experimentu ukazuje, že ľudstvo je lacný spôsob výroby uvoľňovania uhlíka z vody v malých množstvách.

Veda deň za dňom nikdy neprestane udivovať. Práve na druhý deň sa objavila správa, že výskumníci vytvorili materiál pre drôty, ktoré nie sú ani hrozné mrazy na dvesto stupňov Celzia.

Interakcia uhlia s vodou

K ₂ CO ₃ (potaš, v popole rastlín)

na ₂ CO ₃ - sóda, sóda

na ₂ CO ₃ x 10 H ₂ O - kryštalická sóda

Všetky uhličitany sú tuhé kryštalické látky. Väčšina z nich sa nerozpúšťa vo vode. Hydrogenuhličitany sa rozpúšťajú vo vode.

Chemické vlastnosti solí kyseliny uhličitej: t

Všeobecné vlastnosti solí: t

1) Vstupte do výmenných reakcií s inými rozpustnými soľami.

2) Rozklad uhľovodíkov pri zahrievaní

3) Rozklad nerozpustných uhličitanov pri zahrievaní

4) Uhličitany a hydrogenuhličitany sa môžu navzájom premieňať:

ÚLOHY PRE UPEVNENIE

# 1. Vyplňte rovnice funkčných chemických reakcií:

Uhlík a jeho reakcie s oxidmi a to nielen

Ktoré zlúčeniny s uhlíkom interagujú

Zdieľajte na Twitteri

Uhlík vo forme dreveného uhlia je človeku známy už od staroveku. Niekde v polovici XVII storočia, vedci prišli s teóriou, že všetky látky sa skladajú z určitého chemického prvku flogiston, ktorý zmizne do atmosféry počas spaľovania. Ale pretože veľa popola zostáva po uhlie, chemici si mysleli, že táto látka je úplne tekutá. Ale na konci XVIII storočia, a to v roku 1791, vedec Tennant získal šiesty chemický prvok - uhlík. Urobil to s pomocou pomerne jednoduchého experimentu: pary fosforu prešli cez kriedu, ktorá bola predtým zahrievaná. Výsledkom tejto reakcie bolo získanie fosforečnanu vápenatého a teda voľného uhlíka.

Fyzikálne vlastnosti "šiesteho prvku"

Uhlík je veľmi zaujímavá látka, ktorá nemá žiadne analógy. Môže mať mnoho úplne odlišných alotropných modifikácií, ktoré nie sú podobné. Vedeli ste napríklad, že uhlie, diamant, karbin a grafit sú jedným a tým istým chemickým prvkom? V roku 1751 vedci zistili, že diamant horí bez stopy so silným zahrievaním.

Nemecký cisár Franz I. obetoval klenot a jeden z najdrahších kameňov je prekvapivo z čistého uhlíka. Je zároveň odolná a zároveň krehká: diamant sa nedá poškriabať, ale ak spadne na mramorovú podlahu, je tu šanca, že bude odštiepená. Guiton de Morvo sa snažil diamant dôkladne spáliť. V priebehu tohto experimentu vedec vytvoril grafit a potom kyselinu uhličitú.

Uhlík je jednou z najbežnejších látok v prírode, pretože tento prvok má mnoho organických zlúčenín, napríklad rovnakú ropnú bridlicu. V ľudskom tele hrá „šiesty prvok“ najdôležitejšiu úlohu a podieľa sa prakticky na všetkých životných procesoch. Vedci hovoria, že v priemere dvadsaťjeden percent ľudí pozostáva z uhlíka. Je tiež potrebné poznamenať, že je to jeden z hlavných účastníkov kyslíkového cyklu v prírode. Vydychujeme oxid uhličitý alebo oxid uhličitý, ktorý sa aktívne zapája do fotosyntézy.

Uhlík a chémia

Ak hovoríme o chemickej aktivite uvažovaného prvku, molekulárny uhlík vykazuje pomerne nízku aktivitu, pretože látka má pevnú konfiguráciu. Ale je možné, aby tento prvok reagoval a jeho valencia bude "+2", "+4", "-4".

Existujú faktory, ktoré určujú, či chemický prvok bude reagovať:

• počiatočná alotropická modifikácia;
• teplota, pri ktorej sa uskutoční chemický experiment;
• disperzie uhlíka.

V závislosti od toho bude uvažovaná látka reagovať s kovmi, nekovmi, ako aj s oxidmi kovov a ich soľami. Keď hovoríme o uhlíku v jeho čistej forme, znamená to molekulárny uhlík so vzorcom "C" bez indexácie. Allotropická modifikácia uhlíka - grafitu - s alkalickými kovmi a halogénmi môže vytvárať inklúzie alebo klatráty. Pointa je, že hostiteľské molekuly sú začlenené do molekulárnej hostiteľskej mriežky.

Voľný uhlík je bežné redukčné činidlo. Ak je vo vzduchu nadbytok uhlíka, bude oxidovaný kyslíkom, čoho výsledkom bude oxid uhličitý:

Oxid uhličitý je bezfarebný plyn, ktorý je ťažší ako vzduch. Ľahko reaguje s vodou, výsledkom je kyselina uhličitá H₂CO₃. Z neho zase tvoria karbonáty - soli a estery kyseliny uhličitej. Najbežnejším uhličitanom v prírode je uhličitan vápenatý (mramor, krieda), ktorý pozostáva z aniónu kyseliny uhličitej a katiónu vápnika. Aby sme mohli lepšie študovať vlastnosti oxidu uhličitého, odporúčame vykonať experimenty v laboratóriách.

Keď sa uhlík zahrieva oxidom uhličitým, vytvára sa oxid uhoľnatý:

CO je bezfarebný jedovatý plyn, ktorý môže byť otrávený. Vzniká napríklad v prípade požiaru.

Reakcie uhlíka s oxidmi kovov

Oxidy kovov sú zlúčeniny kyslíka s kovmi, v ktorých je oxidačný stav kyslíka „-2“. Uhlík je schopný reagovať s oxidmi, čím redukuje kovy. Zvážte redukčnú reakciu s oxidom železitým:

2FeO ^ + 3CO = 4Fe + 3CO2

To isté sa deje s kadmiom, olovom a meďou. Preto sa uhlík aktívne využíva v hutníckom priemysle.

Stojí však za zmienku, že s oxidmi alkalických kovov (napríklad hliník) uhlík nevstupuje do redukčnej reakcie, ale tvorí karbidy. Ukazuje sa, že kovy, ktoré sú aktívne, vykazujú svoje redukčné vlastnosti viac ako uhlík.

Zvážte iné chemické reakcie.

Uhlík nereaguje s dusíkom a fosforom, ale dobre reaguje so sírou:

Ak vodná para prechádza cez horúce uhlie, potom chemická reakcia produkuje vodík a oxid uhoľnatý:

Uhlík reaguje s koncentrovanými silnými kyselinami, napríklad s kyselinou sírovou a dusičnou. Reakcia vyžaduje zahriatie:

Zoznam experimentov s videozáznamom "uhlík s uhlíkovými zlúčeninami" zaznamenal 1 spaľovanie uhlia v tavenine skúseností s dusičnanom draselným 2, čím sa získal oxid uhoľnatý (iv) v prístroji Kipp

Video "Uhlík. Uhlíkové zlúčeniny

Skúsenosti 1. Spaľovanie uhlia v tavenine dusičnanu draselného.

Skúsenosti 2. Získanie oxidu uhoľnatého (IV) v prístroji Kipp

Skúsenosti 3. Hasenie plameňa oxidom uhoľnatým (IV)

Skúsenosti 4. Interakcia oxidu uhoľnatého (IV) s vodou

Skúsenosti 5. Interakcia oxidu uhoľnatého (IV) s hydroxidom vápenatým

Skúsenosti 6. Hydrolýza solí kyseliny uhličitej

Skúsenosti 1. Spaľovanie uhlia v tavenine dusičnanu draselného

Cieľ: zaviesť redukčné vlastnosti uhlia.

Cieľ: pozorovať interakciu uhlia s taveninou dusičnanu draselného.

Potrebné vybavenie a náradie: porcelánový pohár, porcelánový pohár s pieskom, kliešte, statív s krúžkom, špachtľa, pinzeta, lampa na ducha, zápalky.

Požadované činidlá: kryštalický dusičnan draselný KNO₃, drevené uhlie C.

Opis postupu na vykonanie experimentu:

nalejte dusičnan draselný do porcelánovej misky;

položte šálku na krúžok statívu a rozpustite soľ pomocou lampy na lieh;

dáme pohár do porcelánového pohára s pieskom;

vezmeme kúsok uhlia s kliešťami, zapálime a spustíme do taveniny dusičnanov;

Pozorujeme energetickú interakciu uhlia s taveninou dusičnanu draselného;

ako výsledok interakcie uhlia a dusičnanu draselného, ​​vzniká oxid uhoľnatý (IV) a dusitan draselný (ukazujú vývoj plynu šípkami):

C + 2KNO₃ = CO₂ + 2KNO₂ (rovnica v rámci).

Záver: uhlík pri interakcii s oxidačnými činidlami vykazuje redukčné vlastnosti.

Cieľ: získať laboratórnu metódu plynného oxidu uhoľnatého (IV).

Cieľ: získať oxid uhoľnatý (IV) ako výsledok interakcie mramoru a zriedenej kyseliny chlorovodíkovej v prístroji Kipp.

Nevyhnutné vybavenie a náradie: Kipp prístroj, Tishchenko banka, pleseň, valec, sklenená doska, dymovod, gumové rúry, horák, zápalky.

Potrebné reagencie: drvený mramor (uhličitan vápenatý) CaCO₃, zriedená (1: 1) kyselinou chlorovodíkovou HCI, koncentrovanou kyselinou sírovou H₂SO₄.

Opis postupu na vykonanie experimentu:

zariadenie na výrobu plynov vynájdil v roku 1853 holandský chemik Peter Jacob Kipp;

zariadenie slúži na výrobu plynov. Zariadenie sa skladá z troch prepojovacích nádrží. Spodná časť zariadenia sa skladá zo širokej nádržky, nad ňou je sférická expanzia, ktorá má trubicu na odvádzanie plynu, horná časť zariadenia je lievik v tvare hrušky. Horná časť zariadenia je vložená do spodnej časti cez hrdlo sférickej expanzie. Na tomto mieste je horná časť Kippovho prístroja uzemnená na spodnú časť;

pre-stroj Kipp pripravený pre oxid uhličitý. Na tento účel sa do guľového nadstavca umiestnil mramor a zariadenie sa naplnilo kyselinou chlorovodíkovou. Prístroj sa uzavrel bezpečnostným lievikom naplneným malým množstvom vody;

Tishchenko fľaša naplnená koncentrovanou kyselinou sírovou na vysušenie plynu;

pripravte valec na zachytávanie plynu: nalejte vodu do formy, naplňte valec vodou a nechajte ho spadnúť do formy;

otvorí ventil, začne uvoľňovanie oxidu uhličitého v dôsledku interakcie uhličitanu vápenatého a kyseliny chlorovodíkovej:

oxid uhoľnatý (IV) sa zachytáva vo valci metódou výtlaku vody;

po naplnení valca plynom, zatvorte ho pod vodou so sklenenou platňou a vyberte ju z pohára;

otočte valec, zapálte triesku, pohybujte doskou a vložte triesku do valca;

horák zhasne: oxid uhoľnatý (IV) nepodporuje horenie.

Záver: v dôsledku interakcie uhličitanu vápenatého a kyseliny chlorovodíkovej sa získal oxid uhoľnatý (IV).

Cieľ: Zvážiť niektoré vlastnosti oxidu uhoľnatého (IV).

Cieľ: oboznámiť sa so schopnosťou oxidu uhoľnatého nepodporovať spaľovanie.

Nevyhnutné vybavenie a náradie: Kipp prístroj, Tishchenko banka, parná trubica, gumové trubice, 600 ml kadička, sviečky.

Požadované činidlá: oxid uhoľnatý (IV) CO₂.

Opis postupu na vykonanie experimentu:

dať sviečky do pohára v rôznych výškach;

Plynové potrubie z Kippovho prístroja spustíme do pohára s horiacimi sviečkami;

oxid uhličitý vypĺňa sklo a postupne vytláča vzduch, pretože je jeden a pol krát ťažší ako vzduch;

horiace sviečky idú von, keď je sklo naplnené oxidom uhličitým;

existuje len jedna sviečka, ktorá vyčnieva za okraj skla.

Záver: oxid uhoľnatý (IV) je plyn, ktorý nepodporuje spaľovanie.

Skúsenosti 4. Interakcia oxidu uhoľnatého (IV) s vodou

Cieľ: Zvážiť niektoré vlastnosti oxidu uhoľnatého (IV).

Cieľ: pozorovať interakciu oxidu uhoľnatého (IV) s vodou.

Nevyhnutné vybavenie a náradie: Kipp prístroj, Tishchenko banka, parná trubica, gumové trubice, 150 ml kadička, univerzálny indikátor.

Požadované činidlá: oxid uhoľnatý (IV) CO₂, destilovaná voda, univerzálny indikátor.

Opis postupu na vykonanie experimentu:

nalejte vodu do pohára;

pomocou univerzálneho indikátora určíme pH roztoku, hodnota pH destilovanej vody je 6;

prechádzame prúdom oxidu uhličitého cez vodu;

pomocou univerzálneho indikátora na stanovenie pH roztoku. Farba indikátora sa zmenila, hodnota pH je 4;

keď sa oxid uhličitý rozpustí vo vode, vytvorí sa kyselina uhličitá:

počas disociácie kyseliny uhličitej vznikajú vodíkové ióny, ktoré dávajú roztoku kyslé prostredie:

Záver: oxid uhoľnatý (IV) je kyslý oxid, keď sa rozpustí vo vode, vytvorí sa kyselina uhličitá.

Skúsenosti 5. Interakcia oxidu uhoľnatého (IV) s hydroxidom vápenatým

Cieľ: Zvážiť niektoré vlastnosti oxidu uhoľnatého (IV).

Cieľ: pozorovať interakciu oxidu uhoľnatého (IV) s hydroxidom vápenatým.

Nevyhnutné vybavenie a náradie: Kipp prístroj, dve Tishchenko banky, parná trubica, gumové trubice, 250 ml kadičky (3 ks), elektrické varné dosky, azbestové pletivo.

Požadované činidlá: oxid uhoľnatý (IV) CO₂, nasýtený roztok hydroxidu vápenatého (vápenná voda) Ca (OH)₂.

Opis postupu na vykonanie experimentu:

vložte do pohára vodu z vápna;

oxid uhoľnatý (IV) prechádza z Kippovho zariadenia cez vápennú vodu;

pozorovať tvorbu bieleho kalného uhličitanu vápenatého:

Pokračujeme v prechode plynu z Kippovho prístroja do výslednej suspenzie, kým sa turbidita nerozpustí a nevznikne hydrogenuhličitan vápenatý:

výsledný roztok hydrogenuhličitanu vápenatého je rozdelený na dve časti;

K roztoku v prvom skle pridajte trochu vápennej vody, kým nedôjde k zrážaniu:

druhá kadička s roztokom sa zahrieva na vyzrážanie uhličitanu vápenatého:

Záver: oxid uhoľnatý (IV) je kyslý oxid, ktorý reaguje s hydroxidom vápenatým za vzniku uhličitanu a hydrogenuhličitanu vápenatého.

Skúsenosti 6. Hydrolýza solí kyseliny uhličitej

Cieľ: Oboznámiť sa s reakciami hydrolýzy solí kyseliny uhličitej.

Cieľ pozorovania reakcie hydrolýzy uhličitanu a hydrogenuhličitanu sodného.

Potrebné vybavenie a náradie: Petriho misky (2 ks), referenčná pH stupnica, univerzálny indikátor, sklenené tyčinky.

Potrebné činidlá: vodné roztoky uhličitanu sodného Na₂CO₃ (C = 0,1 mol / l) a hydrogenuhličitanom sodným NaHC03₃ (C = 0,1 mol / l).

Opis postupu na vykonanie experimentu:

roztok uhličitanu sodného nalejte do prvého pohára;

v druhom - roztok hydrogenuhličitanu sodného;

v každej šálke spustíme pásik univerzálneho ukazovateľa;

porovnajte farbu indikátora s referenčnou stupnicou pH;

roztok uhličitanu sodného má alkalické médium (pH = 12), vo vodnom roztoku sa uhličitan sodný podrobí hydrolýze podľa aniónu:

CO₃ 2- + H₂O ⇄ hso₃ - + OH - (rovnica v ráme);

roztok hydrogenuhličitanu sodného má tiež alkalické prostredie, hoci jeho základné vlastnosti sú menej výrazné ako vlastnosti uhličitanu sodného, ​​pH roztoku je 8;

v roztoku hydrogenuhličitanu sodného prebiehajú dva konkurenčné procesy: hydrolýza hydrogenuhličitanového iónu:

a disociácie hydrogenuhličitanového iónu:

NSO₃ - ⇄ CO₃ 2- + H + (rovnica v ráme);

hydrolytická reakcia prebieha vo väčšom rozsahu, preto roztok hydrogenuhličitanu sodného vykazuje základné vlastnosti.

Záver: v sérii solí kyseliny uhličitej Na₂CO₃ - Panso₃ stupeň hydrolýzy sa znižuje.