Aparelho de Kipp - Kipp's apparatus
O aparelho de Kipp , também chamado de gerador de Kipp , é um aparelho projetado para a preparação de pequenos volumes de gases . Foi inventado por volta de 1844 pelo farmacêutico holandês Petrus Jacobus Kipp e amplamente utilizado em laboratórios químicos e para demonstrações em escolas na segunda metade do século XX.
Posteriormente, ele caiu em desuso, pelo menos em laboratórios, porque a maioria dos gases passou a ser disponibilizada em pequenos cilindros de gás . Esses gases industriais são muito mais puros e secos do que aqueles inicialmente obtidos de um aparelho Kipp sem processamento adicional.
Design e operação
O aparelho geralmente é feito de vidro , ou às vezes de polietileno , e consiste em três câmaras empilhadas verticalmente, mais ou menos parecidas com um boneco de neve. A câmara superior se estende para baixo como um tubo que passa através da câmara do meio para a câmara inferior. Não há caminho direto entre as câmaras média e superior, mas a câmara intermediária é separada da câmara inferior por uma placa de retenção, como uma peça cônica de vidro com pequenos orifícios, que permite a passagem de líquido e gás. O material sólido (por exemplo, sulfeto de ferro) é colocado na câmara do meio em pedaços grandes o suficiente para evitar cair através da placa de retenção. O líquido, como um ácido, é derramado na câmara superior. Embora o ácido esteja livre para fluir através do tubo para a câmara inferior, ele é impedido de subir pela pressão do gás contido acima dele, que é capaz de deixar o aparelho apenas por uma torneira perto do topo da câmara intermediária . Esta torneira pode ser aberta, inicialmente para permitir que o ar saia do aparelho, permitindo que o líquido na câmara inferior suba através da placa de retenção para a câmara intermediária e reaja com o material sólido. O gás é desenvolvido a partir desta reação, que pode ser retirado através da torneira conforme desejado. Quando a torneira é fechada, a pressão do gás liberado na câmara do meio aumenta e empurra o ácido de volta para a câmara inferior, até que ele não esteja mais em contato com o material sólido. Nesse ponto, a reação química para, até que a torneira seja aberta novamente e mais gás seja retirado.
Os geradores Kipp só funcionam corretamente da maneira descrita se o material sólido for insolúvel no ácido, caso contrário, o material dissolvido continuaria a liberar gás mesmo após o nível cair. O gás produzido freqüentemente requer purificação adicional e / ou secagem, devido ao conteúdo de vapor de água e possivelmente névoa se a reação for vigorosa.
Exemplos de gases preparados e seus educts
Para uso bem-sucedido em um aparelho Kipp, o material sólido deve estar disponível em pedaços grandes o suficiente para ficar na placa de retenção sem cair pelos orifícios.
- Hidrogênio de flocos de ferro ou zinco e ácido clorídrico ou ácido sulfúrico diluído respectivamente.
- Dióxido de carbono de pedaços de mármore ( carbonato de cálcio ) e ácido clorídrico
- Sulfeto de hidrogênio a partir de sulfeto de ferro (II) e ácido clorídrico
- Acetileno de carboneto de cálcio e água
- Metano de carboneto de alumínio e água morna, metano deuterado (CD 4 ) de carboneto de alumínio e água pesada
- Cloro de permanganato de potássio , hipoclorito de cálcio ou dióxido de manganês e ácido clorídrico; também de ferrato de bário e ácido clorídrico
- Oxigênio de hipoclorito de cálcio e peróxido de hidrogênio com um pouco de ácido nítrico ; também de ferrato de bário e ácido sulfúrico diluído
- Ozônio de peróxido de bário e ácido sulfúrico concentrado
- Óxido nítrico de aparas de cobre e ácido nítrico diluído
- Dióxido de nitrogênio de aparas de cobre e ácido nítrico concentrado
- Amônia de nitreto de magnésio e água, amônia deuterada quando água pesada é usada; também de óxido de cálcio e solução de cloreto de amônio
- Monóxido de carbono de pedra - pomes impregnado com ácido oxálico e ácido sulfúrico concentrado
- Dióxido de enxofre de pedra-pomes impregnada com metabissulfito de sódio (ou pedaços suficientemente grandes de metabissulfito de sódio) e ácido sulfúrico concentrado, ou de hidrogenossulfito de sódio e ácido sulfúrico concentrado
- O cloreto de hidrogênio pode ser preparado a partir de pedaços de cloreto de amônio e ácido sulfúrico concentrado
Geralmente, gases ácidos fracos podem ser liberados de seus sais metálicos por ácidos diluídos, e às vezes apenas com água:
- Sulfeto de hidrogênio a partir de sulfetos metálicos
- Seleneto de hidrogênio de selenetos , por exemplo, seleneto de alumínio
- Telureto de hidrogênio de teluretos , por exemplo, telureto de alumínio
- Alguns hidrocarbonetos podem ser preparados a partir de certos carbonetos
- Metano de metanídeos
- acetileno de acetiletos
- Metilacetileno e propadieno de sesquicarbetos, por exemplo, carboneto de magnésio
- Amônia de certos nitretos , por exemplo, nitreto de magnésio
- Fosfina de fosfetos , por exemplo, fosfeto de cálcio (frequentemente produzido junto com uma pequena quantidade de difosfano )
- Arsina a partir de arsenetos , por exemplo, arsenieto de zinco
- Stibine de antimonides , por exemplo, magnésio antimoneto
- Silanos de alguns silicietos (análogo de hidrocarbonetos, com o número de átomos de silício que corresponde à estrutura anião silicieto, às vezes mais são produzidas a partir do mesmo composto; por exemplo, silano, disilano e trisilano de decomposição de magnésio silicieto )
- Germanos de germanides , por exemplo, germanide de magnésio
- Estananos de estanetos , por exemplo, estaneto de magnésio
- Boranos de boretos (por exemplo, tetraborano de boreto de magnésio , boreto de alumínio ou boreto de berílio e um ácido)
- O fluoreto de hidrogênio pode ser feito de ácido sulfúrico concentrado e, por exemplo, fluoreto de cálcio
- O brometo de hidrogênio pode ser preparado a partir de brometos com ácido fosfórico concentrado (ácido sulfúrico concentrado é muito oxidante)
Uma versão do aparelho pode ser usada para a reação entre dois precursores líquidos. Uma armadilha de mercúrio deve ser adicionada como uma válvula de retenção, e o bulbo do meio é preenchido com um material poroso inerte, por exemplo , pedra-pomes , sobre o qual um dos precursores é jogado.
- O cloreto de hidrogênio é preparado a partir de ácido clorídrico e ácido sulfúrico concentrado
- Sulfeto de hidrogênio a partir de solução concentrada de sulfeto de sódio e ácido sulfúrico diluído
- Dióxido de enxofre de solução a 40% de metabissulfito de sódio e ácido sulfúrico concentrado
- Óxido nítrico de cloreto ferroso em ácido clorídrico e solução a 20% de nitrito de sódio
- Trióxido de dinitrogênio , também conhecido como anidrido nitroso, a partir de solução de nitrito de sódio a 20% e ácido sulfúrico concentrado
- Monóxido de carbono , de ácido fórmico concentrado e ácido sulfúrico concentrado.
Outros tratamentos de gás
O gás preparado geralmente é impuro, contaminado com aerossol fino dos reagentes e vapor d'água. Os gases podem precisar ser filtrados, lavados e secos antes de serem usados.
O hidrogênio pode ser lavado do sulfano, arsina e oxigênio com borbulhamento subsequente através de soluções de acetato de chumbo , nitrato de prata e ácido pirogálico alcalino .
Gases ácidos (por exemplo, sulfeto de hidrogênio, cloreto de hidrogênio, dióxido de enxofre) podem ser secos com ácido sulfúrico concentrado ou com pentóxido de fósforo . Os gases básicos (por exemplo, amônia) podem ser secos com óxido de cálcio , hidróxido de sódio ou cal sodada .
O descarte dos gases pode ser feito queimando os inflamáveis (monóxido de carbono, hidrogênio, hidrocarbonetos), absorvendo-os em água (amônia, sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, cloro) ou reagindo com um reagente adequado.
Variantes
Existem muitas variantes do aparelho de produção de gás. Alguns são adequados para a produção de grandes quantidades de gases (Gay-Lussac e Verkhovsky), alguns para quantidades menores (Kiryushkin, tubo em U).
A lâmpada de Döbereiner é um pequeno aparelho de Kipp modificado para produção de hidrogênio. O hidrogênio é conduzido sobre um catalisador de esponja de platina , onde reage com o oxigênio do ar, aquece o catalisador e se inflama a partir dele, produzindo uma chama suave. Foi comercializado para acender fogueiras e canos. Diz-se que em 1820 mais de um milhão de "tinderboxes" ("Feuerzeug") foi vendido.
Leitura adicional
-
Griffin, John Joseph (1860). Chemical Recreations: A Popular Manual of Experimental Chemistry (10 ed.). John Joseph Griffin. p. 616 . Página visitada em 2007-11-12 .
aparelho de kipp.
- Sella, Andrea (novembro de 2007). "Aparelho de Kipp" . Chemistry World : 81 . Página visitada em 2007-11-13 .
- Aparelho de Kipp - explicação extensa com fotos e referências