1. Réaction des métaux avec les acides :
- Zinc et acide chlorhydrique : Dans cette méthode, le zinc métallique réagit avec l’acide chlorhydrique (HCl) pour produire de l’hydrogène gazeux. Des granules de zinc sont ajoutés à de l'acide chlorhydrique concentré dans un flacon à fond rond ou un tube à essai. La réaction produit des bulles d’hydrogène gazeux qui peuvent être collectées par déplacement ascendant d’air ou d’eau.
Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
- Fer et acide sulfurique : Le fer métallique peut également être utilisé pour réagir avec l’acide sulfurique (H2SO4) pour produire de l’hydrogène gazeux. Cette réaction est plus lente que la réaction du zinc et du HCl.
Fe(s) + H2SO4(aq) → FeSO4(aq) + H2(g)
2. Réaction des hydrures métalliques avec l'eau :
- Les hydrures métalliques, tels que le borohydrure de sodium (NaBH4) ou l'hydrure de lithium et d'aluminium (LiAlH4), réagissent avec l'eau pour produire de l'hydrogène gazeux. Cette méthode est particulièrement utile lorsque de l’hydrogène gazeux sec est requis.
NaBH4(s) + H2O(l) → NaBO2(s) + 4H2(g)
- LiAlH4(s) + 4H2O(l) → LiOH(aq) + Al(OH)3(s) + 4H2(g)
3. Électrolyse de l'eau :
- Une autre méthode de production d'hydrogène gazeux consiste à électrolyser l'eau. Ce processus consiste à faire passer un courant électrique dans l’eau, provoquant la division des molécules d’eau en hydrogène et oxygène gazeux. L'électrolyse peut être réalisée à l'aide d'un équipement spécialisé tel qu'un voltamètre Hofman ou un appareil d'électrolyse plus sophistiqué.
2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
4. Reformage à la vapeur des hydrocarbures :
- Dans les milieux industriels, l'hydrogène gazeux est souvent produit par le processus de reformage à la vapeur. Dans cette méthode, le gaz naturel (principalement composé de méthane, CH4) réagit avec de la vapeur à haute température en présence d'un catalyseur tel que le nickel ou le platine. Ce processus convertit le méthane en hydrogène et en dioxyde de carbone.
CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)
Voici quelques-unes des méthodes courantes de préparation de l’hydrogène gazeux en laboratoire. Le choix de la méthode dépend de facteurs tels que l’échelle de production, la pureté de l’hydrogène requise et les exigences expérimentales spécifiques.
