Кіпп аппараты: Газдарды дайындауға арналған лабораториялық құрал. Химиялық зертханаларда қолданылды, бірақ газ баллондарымен алмастырылды. Құрылысы, тарихы туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Газдарды дайындауға арналған зертханалық құрылғы. Кипп аппараты, сондай-ақ Кипп генераторы деп аталатын бұл құрылғы газдардың шағын көлемдерін дайындау үшін жасалған. Оны 1844 жыл шамасында голланд фармацевті Петрус Якобус Кипп ойлап тапқан және 20 ғасырдың екінші жартысына дейін химиялық зертханаларда және мектептерде демонстрациялар үшін кеңінен қолданылған. Кейіннен, әсіресе зертханаларда, қолданылуы азайды, себебі көптеген газдар кішкентай газ баллондарынан қолжетімді болды. Бұл өнеркәсіптік газдар, Кипп аппаратынан алғашқыда алынған газдарға қарағанда, әлдеқайда таза және құрғақ.
Laboratory device for preparing gases
Kipp's apparatus, also called a Kipp generator, is an apparatus designed for preparation of small volumes of gases. It was invented around 1844 by the Dutch pharmacist Petrus Jacobus Kipp and widely used in chemical laboratories and for demonstrations in schools into the second half of the 20th century. It later fell out of use, at least in laboratories, because most gases then became available in small gas cylinders. These industrial gases are much purer and drier than those initially obtained from a Kipp apparatus without further processing.
Құрылымы мен жұмыс істеуі
Аспап әдетте шыныдан немесе кейде полиэтиленнен жасалады және үш тік қатарланған камерадан тұрады, олар шамамен қар адамға ұқсайды. Жоғарғы камера төменге қарай созылып, түтік түрінде ортаңғы камерадан өтіп, төменгі камераға жетеді. Орта және жоғарғы камералардың арасында тікелей байланыс жоқ, бірақ ортаңғы камера төменгі камерадан сұйық пен газдың өтуіне мүмкіндік беретін кішкентай тесіктері бар конус тәрізді шыны бөлік сияқты ұстау тақтасымен бөлінген. Қатты материал (мысалы, темір сульфиді) ортаңғы камераға, ұстау тақтасынан түсіп кетпеу үшін жеткілікті үлкен кесектермен салынады. Сұйықтық, мысалы қышқыл, жоғарғы камераға құйылады. Қышқыл түтік арқылы төменгі камераға еркін ағар мағанмен, оның жоғары көтерілуіне үстіндегі газдың қысымы кедергі келтіреді, ол ортаңғы камераның үстіндегі кран арқылы ғана аспаптан шыға алады. Бұл кранды бастапқыда ауаны шығарып, аппараттан шығуға рұқсат беру үшін ашуға болады, бұл төменгі камерадағы сұйықтықтың ұстау тақтасы арқылы ортаңғы камераға көтеріліп, қатты материалмен әрекеттесуіне мүмкіндік береді. Осы реакциядан газ бөлінеді, оны қалауынша кран арқылы шығаруға болады. Кран жабылғанда ортаңғы камерадағы газдың қысымы артып, қышқылды төменгі камераға кері итеріп, ол қатты материалмен жанаспайынша. Осы сәтте химиялық реакция тоқтап, кранды қайта ашып, газды шығару арқылы қайта бастауға болады. Кипп генераторлары тек қатты материал қышқылда ерімейтін жағдайда ғана дұрыс жұмыс істейді, әйтпесе еріген материал газды деңгейі төмендегеннен кейін де бөліп шығара береді. Дайындалған газ көбінесе су буының болуынан және реакция қарқынды болса, тамшылы ылғалдан кейін қосымша тазартуды және/немесе кептіруді қажет етеді.
The apparatus is usually made of glass, or sometimes of polyethylene, and consists of three vertically stacked chambers, roughly resembling a snowman. The upper chamber extends downward as a tube that passes through the middle chamber into the lower chamber. There is no direct path between the middle and upper chambers, but the middle chamber is separated from the lower chamber by a retention plate, such as a conical piece of glass with small holes, which permits the passage of liquid and gas. The solid material (e. g., iron sulfide) is placed into the middle chamber in lumps sufficiently large to avoid falling through the retention plate. The liquid, such as an acid, is poured into the top chamber. Although the acid is free to flow down through the tube into the bottom chamber, it is prevented from rising there by the pressure of the gas contained above it, which is able to leave the apparatus only by a stopcock near the top of the middle chamber. This stopcock may be opened, initially to permit the air to leave the apparatus, allowing the liquid in the bottom chamber to rise through the retention plate into the middle chamber and react with the solid material. Gas is evolved from this reaction, which may be drawn off through the stopcock as desired. When the stopcock is closed, the pressure of the evolved gas in the middle chamber rises and pushes the acid back down into the bottom chamber, until it is not in contact with the solid material anymore. At that point the chemical reaction comes to a stop, until the stopcock is opened again and more gas is drawn off. Kipp generators only work properly in the described manner if the solid material is insoluble in the acid, as otherwise the dissolved material would continue to evolve gas even after the level dropped. The produced gas often requires further purification and/or drying, due to content of water vapor and possibly mist if the reaction is vigorous.
Газдарды одан әрі өңдеу
Дайындалған газ көбінесе таза емес, реагенттердің майда аэрозольдерімен және су буымен қосылған болады. Газдарды одан әрі қолдану үшін сүзгілеу, жуу және кептіру қажет болуы мүмкін. Сутегін сульфаннан, арсиннен және оттегінен жууға болады, содан кейін қорғасын ацетаты, күміс нитраты және сілтілі пирогаллин қышқылының ерітінділері арқылы өткізуге болады. Қышқыл газдар (мысалы, сутек сульфиді, сутек хлориді, күкірт диоксиді) концентрленген күкірт қышқылымен немесе фосфор пентоксидімен кептіріледі. Негізгі газдар (мысалы, аммиак) кальций оксидімен, натрий гидроксидімен немесе содалы әктаспен кептіріледі. Газдарды жою үшін тұтанғыш газдарды (көміртек оксиді, сутегі, көмірсутектер) жағу, оларды сумен сіңіру (аммиак, сутек сульфиді, күкірт диоксиді, хлор) немесе тиісті реагентпен реакцияға түсіру амалдары қолданылады.
The prepared gas is usually impure, contaminated with fine aerosol of the reagents and water vapor. The gases may need to be filtered, washed and dried before further use. Hydrogen can be washed from sulfane, arsine and oxygen with subsequent bubbling through solutions of lead acetate, silver nitrate, and alkaline pyrogallic acid. Acidic gases (e. g. hydrogen sulfide, hydrogen chloride, sulfur dioxide) can be dried with concentrated sulfuric acid, or with phosphorus pentoxide. Basic gases (e. g. ammonia) can be dried with calcium oxide, sodium hydroxide or soda lime. Disposal of the gases can be done by burning the flammable ones (carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons), absorbing them in water (ammonia, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, chlorine), or reacting them with a suitable reagent.