Edit

VÝSTRAHA!

Tato webová stránka obsahuje videa s vybranými chemickými pokusy a návody pro jejich praktické provedení.

Pokusy, které jsou označeny stupněm rizika 3 (zvýšené), 4 (významné) a 5 (vysoké), smí provádět pouze osoby starší 18 let s potřebnou kvalifikací (tj. aprobovaní učitelé chemie nebo osoby s odbornou způsobilostí podle § 44b zákona č. 258/2000 Sb.).

Podmínkou pro bezpečné provedení jednotlivých pokusů je dodržení všech požadavků uvedených v příslušných metodických listech.

Na základě výše uvedeného upozornění autorský tým prohlašuje, že svoji odpovědnost za jakékoliv škody vzniklé při realizaci zde uvedených pokusů, nebo vzniklé neodbornou manipulací s použitými chemickými látkami a směsmi, vylučuje a upozorňuje na to, že případně vzniklá povinnost k náhradě újmy vůči jiným osobám může být vyloučena nebo omezena.





V případě technických problémů využijte kontakt níže

david.jirsa@fbmi.cvut.cz

Příprava a důkaz vodíku

Vhodná cílová skupina

- Žáci 8. ročníku
- Žáci 9. ročníku
- Žáci středních škol
- Žáci gymnázií

Tematické celky

Chemické prvky

Druh pokusu

- Demonstrační
- Prezentační (video ukázka)

Možná nebezpečí

- Výbuch / požár
- Popálení (teplo / chlad)
- Poleptání / potřísnění
- Otrava (inhalace / požití)
- Mechanické poranění

Míra rizika ohrožení zdraví

Významné riziko (!!)

Časová náročnost

15 min

Instruktážní materiály

Praktické provedení pokusu

Potřebné vybavení a pomůcky

Požadavky na pracovní místo

- Laboratoř
- Stabilní pracovní stůl
- Přívod plynu
- Nehořlavá podložka

Laboratorní pomůcky a přístroje

- laboratorní stojan s držákem na zkumavku
- odsávací zkumavka se zátkou s otvorem, do kterého je zasunuta stopka dělicí nálevky
- spojovací hadička
- skleněná trubička ohnutá k jímání plynů nad - vodou
- skleněná vana
- kahan
- zapalovač
- laboratorní lžička

Ochranné pomůcky

- Pracovní obuv chránící před chemickými látkami
- Ochranný oděv (plášť / zástěra na ochranu před ch. l.)
- Ochranné brýle
- Rukavice z nitrilové pryže (vrstva 0,11 mm)

Havarijní a sanační prostředky

- Lékárnička
- Práškový nebo sněhový hasicí přístroj
- Inertní posypový materiál (písek, bentonit nebo vermikulit)
- Hadr a úklidové prostředky

Použité chemikálie a další prostředky

15% roztok kyseliny chlorovodíkové, zinek (granule), síran měďnatý

Pokyny pro provedení pokusu

Pracovní postup

Do držáku na laboratorním stojanu upevníme svisle odsávací zkumavku a vložíme do ní 2 – 3 cm vysokou vrstvu granulek zinku. Přidáme asi ½ lžičky krystalického síranu měďnatého. Zkumavku uzavřeme zátkou s otvorem, ve kterém je zasunuta stopka dělicí nálevky. Na boční vývod zkumavky hadičkou připojíme odvodnou trubičku k jímání plynů nad vodou a její vývod ponoříme pod hladinu vody ve vaně. Dělicí nálevku naplníme roztokem kyseliny chlorovodíkové. V bezpečné vzdálenosti (min. 0,5 metru) zapálíme kahan. Kyselinu chlorovodíkovou z dělicí nálevky pozvolna přikapáváme na zinek. Vyvíjí se plyn, který uniká odvodnou trubičkou do vody. Ponořením do vany naplníme zkumavku vodou, ještě pod vodou její ústí přiložíme ke konci trubičky a dno zkumavky naplněné vodou obrátíme dnem nahoru (zkumavku držíme u jejího ústí čtyřmi prsty a palec máme odkloněn). Unikající plyn je jímán do zkumavky a vytlačuje z ní vodu. Jakmile je zkumavka naplněna, ještě pod vodou uzavřeme její ústí palcem, přiblížíme ji v šikmé poloze ústím nahoru k plameni kahanu, palec oddálíme a hrdlo zasuneme do plamene. Dochází ke zvukovému efektu označovanému jako „štěknutí“. Postup s jímáním a ověřením hoření plynu opakujeme. Nyní plyn nevybuchuje, ale u ústí jen volně shoří.

Chemikálie

Síran měďnatý pentahydrát

CuSO4 * 5 H20

- Dráždivé nebo s narkotickými účinky
- Nebezpečné pro životní prostředí
Bezpečnostní list

Vodík

H2

- Hořlavé nebo samozápalné
Bezpečnostní list

Kyselina chlorovodíková 35%

HCl

- Žíravé a korozivní
Bezpečnostní list

Zinek pyroforický (prášek)

Zn

- Hořlavé nebo samozápalné
- Nebezpečné pro životní prostředí
Bezpečnostní list

Didaktická část

Vysvětlení podstaty pokusu

Kyselina chlorovodíková reaguje se zinkem za vzniku plynného vodíku. Zpočátku při jímání plynu unikajícího z aparatury se vodík smísil se vzduchem v aparatuře a směs při zkoušce hořlavosti vybuchuje za vzniku vody. Čistý vodík při styku se vzduchem volně hoří téměř bezbarvým plamenem a rovněž vzniká voda. Reakce kyseliny chlorovodíkové se zinkem je substituční redoxní reakcí za vzniku plynného vodíku a roztoku chloridu zinečnatého, což vyjadřuje chemická rovnice:

Zn + 2HCl → H2 + ZnCl2

Přidání síranu měďnatého do reakční směsi průběh reakce urychlí. Měďnaté kationty v roztoku se na povrchu zinku redukují na měď, tyto kovy v roztoku spolu vytváří galvanický článek, který urychluje vývoj vodíku.

Ověření správného provedení
(výsledku)

Vodík se vzduchem při zkoušce hořlavosti vybuchuje (“štěká”) za vzniku vody. Čistý vodík volně hoří téměř bezbarvým plamenem a rovněž vzniká voda.

Praktické souvislosti pokusu

Zkouškou na výbušnost směsi unikající při přípravě vodíku se ověřuje, zda již z aparatury uniká pouze čistý vodík. Čistý vodík najímaný do zkumavky nad vodu při zkoušce nevybuchuje, ale pouze hoří.

Pokyny pro bezpečné provedení pokusu

Práce s použitými látkami

Použít pouze nezbytně nutné množství kyseliny. Lahev obsahující kyselinu chlorovodíkovou se musí přemísťovat uzavřená. Odlévání a ředění kyseliny chlorovodíkové se musí provádět v digestoři. Při ředěním kyseliny chlorovodíkové se uvolňuje teplo. Kyselina se vždy ředí tak, že je za stálého míchání postupně přilévána do vody. Zajistit řádné větrání laboratoře. Při zapálení vodíku držet zkumavku ústím od sebe, resp. ve směru od ostatních přihlížejících osob.

Použití laboratorních pomůcek a přístrojů

Použitou aparaturu je nutné sestavit pouze z kompatibilních částí. Při sestavování aparatury, zejména nasouvání hadiček na skleněné trubičky, nebo při zasouvání skleněných trubiček do pryžových zátek je nutné pracovat zvlášť opatrně – hrozí prasknutí a pořezání. Skleněné trubičky nutno uchopovat přes hadřík a spoje nejprve lehce natřít tukem. Před zahájením chemického pokusu zkontrolovat sestavenou aparaturu. Zvláštní pozornost je nutné věnovat prasklinám a rýhám ve skle.

Likvidace odpadů

Roztok kyseliny chlorovodíkové z dělicí nálevky uchováme v řádně označené nádobě pro další použití. Nezreagované zbytky zinku z odsávací zkumavky uložíme do uzavřené suché odpadní nádoby s příslušným bezpečnostním označením a necháme zlikvidovat specializovanou firmou.

Práce s hořlavinami a plyny

Při tomto pokusu vzniká plynný vodík, který je vysoce hořlavý a výbušný. Během jeho přípravy a jímání je nezbytné dbát na to, aby v bezprostřední blízkosti (min. 0,5 metru) nebyl používán otevřený plamen nebo jiný zdroj zapálení. Při práci s plynovým kahanem dbát zvýšené opatrnosti – riziko popálení. Postup zapalování plynového kahanu: • Uzavřít přívod vzduchu do kahanu. • Uzavřít šroub přívodu plynu na kahanu. • Otevřít přívod plynu na pracovní místo. • Otevřít šroub přívodu plynu na kahanu. • Chvíli vyčkat, až plyn vytlačí vzduch z hadice kahanu. • Zapálený konec tyčového zapalovače přiložit z boku k ústí kahanu. • Pomocí přívodu vzduchu seřídit požadovanou velikost a intenzitu plamene. Postup zhasnutí plamene: • Uzavřít přívod vzduchu na kahanu. • Uzavřít šroub přívodu plynu na kahanu. • Uzavřít přívod plynu na pracovní místo. Zapálený hořák kahanu nenechávat hořet bez dozoru. Prošlehne-li plamen dovnitř hořáku nebo dojde-li k pohlcení plamene, je třeba okamžitě uzavřít přívod plynu a hořák seřídit.

Zakázané činnosti

Po celou dobu laboratorní práce je zakázáno vzdalovat se z pracovního místa nebo se věnovat jiné činnosti, která by mohla odvádět pozornost. Je zakázáno provádět tento pokus alternativním způsobem nebo za použití jiného pomůckového vybavení, než jak je uvedeno v tomto metodickém listě.