Аппарат Киппа , также называемый генератором Киппа , — аппарат, предназначенный для приготовления небольших объёмов газов . Он был изобретен примерно в 1844 году голландским фармацевтом Петрусом Якобусом Киппом и широко использовался в химических лабораториях и для демонстраций в школах во второй половине 20 века.
Позже он вышел из употребления, по крайней мере, в лабораториях, поскольку большинство газов тогда стало доступно в небольших газовых баллонах . Эти промышленные газы гораздо чище и суше, чем те, которые изначально были получены в аппарате Киппа без дальнейшей обработки.
Аппарат обычно изготавливается из стекла , а иногда и из полиэтилена , и состоит из трех вертикально расположенных камер, примерно напоминающих снеговика. Верхняя камера простирается вниз в виде трубки, которая проходит через среднюю камеру в нижнюю камеру. Между средней и верхней камерами нет прямого пути, но средняя камера отделена от нижней удерживающей пластиной, такой как конический кусок стекла с небольшими отверстиями, который обеспечивает прохождение жидкости и газа. Твердый материал (например, сульфид железа) помещается в среднюю камеру комками, достаточно большими, чтобы избежать падения через удерживающую пластину. Жидкость, например кислота, заливается в верхнюю камеру. Хотя кислота может свободно стекать по трубке в нижнюю камеру, ее подъему туда препятствует давление содержащегося над ней газа, который может покинуть аппарат только запорным краном в верхней части средней камеры. . Этот запорный кран можно открыть сначала для того, чтобы позволить воздуху выйти из устройства, позволяя жидкости в нижней камере подняться через удерживающую пластину в среднюю камеру и вступить в реакцию с твердым материалом. В результате этой реакции выделяется газ, который при желании можно отвести через запорный кран. Когда запорный кран закрывается, давление выделяющегося газа в средней камере повышается и выталкивает кислоту обратно в нижнюю камеру до тех пор, пока она больше не перестанет контактировать с твердым материалом. В этот момент химическая реакция останавливается до тех пор, пока запорный кран не откроется снова и не выйдет больше газа.
Генераторы Киппа работают должным образом только в том случае, если твердый материал нерастворим в кислоте, поскольку в противном случае растворенный материал будет продолжать выделять газ даже после падения уровня. Произведенный газ часто требует дальнейшей очистки и/или сушки из-за содержания водяного пара и, возможно, тумана, если реакция протекает энергично.
Для успешного использования в аппарате Киппа твердый материал должен иметься в виде комков, достаточно больших, чтобы оставаться на удерживающей пластине, не проваливаясь через ее отверстия.
Обычно слабокислые газы можно выделить из солей металлов разбавленными кислотами, а иногда и просто водой: [1]
Вариант устройства можно использовать для реакции между двумя жидкими предшественниками. В качестве обратного клапана необходимо добавить ртутную ловушку, а среднюю колбу заполнить инертным пористым материалом, например пемзой , на который капают один из прекурсоров. [3]
Подготавливаемый газ обычно является нечистым, загрязненным мелкодисперсными аэрозолями реагентов и водяными парами. Перед дальнейшим использованием газы, возможно, потребуется отфильтровать, промыть и высушить.
Водород можно отмыть от сульфана, арсина и кислорода с последующим барботированием через растворы ацетата свинца , нитрата серебра и щелочной пирогалловой кислоты . [4]
Кислые газы (например, сероводород, хлористый водород, диоксид серы) можно сушить концентрированной серной кислотой или пятиокисью фосфора . Основные газы (например, аммиак) можно осушать оксидом кальция , гидроксидом натрия или натронной известью .
Утилизация газов может осуществляться путем сжигания горючих газов (окись углерода, водород, углеводороды), поглощения их водой (аммиак, сероводород, диоксид серы, хлор) или взаимодействия с подходящим реагентом. [2]
Существует множество вариантов газодобывающего аппарата. Некоторые пригодны для добычи большего количества газов (Гей-Люссак и Верховский), некоторые — для меньшего количества (Кирюшкин, U-образная трубка).
Лампа Деберейнера — это небольшой модифицированный аппарат Киппа для производства водорода. Водород подается через платиновый губчатый катализатор , где он вступает в реакцию с кислородом воздуха, нагревает катализатор и воспламеняется от него, образуя слабое пламя. Его использовали в коммерческих целях для зажигания костров и труб. Говорят, что в 1820-х годах было продано более миллиона «трутниц» («Feuerzeug»). [5]
Аппарат Киппа.