Kipp-apparatet: En viktig lab-innretning som forsvant

I 120 år fantes Kipp-apparatet på alle laboratorier verden over. Men rundt 1970 ble det borte. Årsaken var at gassleverandørene da var i stand til å levere gasser også på små stålflasker.

Av professor emeritus Ragnar Bye

Kippapparatet ferdig preparert. Klar til bruk. Det er kontakt mellom fast og flytende reagens. Reaksjonen pågår. Foto: Geir Holm  /Matnat

Tidlig på 1800-tallet hadde kjemikere store problemer med å fremstille moderate - og kontrollerte – mengder gasser til deres kjemiske eksperimenter. I 1844 ble problemet løst da den hollandske apoteker og instrumentmaker Petrus Jacobus Kipp (1808-1864) konstruerte gassgeneratoren, best kjent som Kipp-apparatet.

Prinsippet

Ideen bak Kipps konstruksjon var at apparatet skulle kunne besørge en reaksjon mellom en løsning og et fast stoff som skulle resultere i dannelse av en bestemt gass, og at reaksjonen skulle kunne avsluttes etter brukerens bestemmelse.

Beskrivelse av Kipp-apparatet

Kipp-apparatet består av to deler. Den nedre delen er to sammenhengende kammer med en relativt vid passasje mellom. Det øvre er ett kammer med en smal forlenger, en trakt der stammen nesten rekker ned til bunnen av det nederste kammeret. Overgangen mellom kamrene må være absolutt tett, og består derfor av glass-slip. Nederst i midtkammeret ligger en sirkelrund skive av et inert materiale – et materiale som ikke inngår kjemiske forbindelser i den aktuelle prosessen. Den var av gummi og med et hull til trakten fra det øverste kammeret. Omkring hullet var det mange små hull, slik at syren i det nederste kammeret fritt kan gå opp gjennom skiven til midtkammeret. Der vil syren komme i kontakt med det faste reagenset. I en rund åpning i midtkammeret er det festet en gummipropp. Gjennom denne går et glassrør med glasshane. Dette er «tappekranen» for gassen.

Preparering av tomt apparat

En passe mengde fast reagens plasseres på skiven i det midtre kammeret, og kammeret lukkes med gummiproppen, mens hanen er åpen. Det flytende reagenset helles så gjennom åpningen øverst til det nederste kammeret er ca tre kvart fullt. Hanen stenges, og mer flytende reagens tilsettes. Nå er de to nederste kamrene et lukket system, og væskenivået der vil ikke stige. Derimot vil det stige gjennom «trakten» og opp i det øverste kammeret. Nå er apparatet klart til bruk.

I begge bildene er det flytende reagenset saltsyre og det faste er sinkbiter. Hydrogengass utvikles. Syren er tilsatt en syre-baseindikator for å gjøre den mer synlig. Foto: Geir Holm / Matnat

Gassproduksjon

Når hanen på glassrøret åpnes vil trykket i de to nederste kamrene avta, og det flytende reagenset i det nederste kammeret vil stige og gå gjennom passasjen til midtkammeret. Der utvikles gass som strømmer ut gjennom glassrøret.

Firmaet Kipp

Firmaet Kipp und Zonen ble startet i 1830 for konstruksjon og produksjon av vitenskapelige instrumenter. Kipps gassgenerator fra 1844 ble en umiddelbar internasjonal suksess, og bidro sterkt til firmaets vekst. Firmaet eksisterte helt til 1996, da det ble solgt til et kanadisk firma. Kipp-apparater kan fremdeles kjøpes og burde egentlig være en fornuftig investering for de som bare en sjelden gang har behov for å fremstille små gassvolum.

Gasser som kan fremstilles med Kipp-apparatet

Gass

Fast reagens

Flytende reagens

Reaksjonsligning

Cl2 MnO2  1) HCl (kons.) MnO2(s) + 4H+ + 2Cl → Cl2 + Mn2+ + 2H2O
H2 Zn HCl 2) 3) Zn(s) + 2H+ →  H2 + Zn2+
H2S FeS HCl 2) 3) FeS(s) + 2H+ →  H2S + Fe2+
C2H2 CaC2 H2O

CaC2(s) + 2H2O → C2H2 + Ca2+ + 2OH

NO NaNO2 H2SO4

3NaNO2(s) + H2SO4  + H+

H2O eller NO Cu HNO3 4)

3Cus) + 8H+ + 2NO3→2NO + 3Cu2++ 4H2O  

O2 MnO2 H2O2 2H2O2 → O2 + 2H2O 5)  eller
O2 Ca(OCl)2 6) H2O2 + HNO3 7)              Ca(OCl)2(s) + 2H2O2 → 2O2 + Ca2+ + 2Cl +2H2O
CO2 CaCO3 8) HCl CaCO3(s) + 2H+→  CO2 + Ca2+ + H2O
CH4 Al4C3 H2O (lunkent) Al4C3(s)+12H2O→3CH4+4Al(OH)3(s)
SO2 NaHSO3 9) H2SO4 (kons.) 2NaHSO3(s)+H2SO4→2SO2 + SO42─+2H2O+2Na+
HCl NaCl H2SO4 (kons.)

2NaCl(s) + H2SO→2HCl +2Na+ + SO42─

Fotnoter til tabell:

1) KMnO4 kan også brukes

2) Normalt 1+1

3) Evt. fortynnet H2SO4 (1+1)

4) Fortynnet

5) MnO2 fungerer som katalysator

6) Kalsiumhypokloritt = klorkalk = „lime"

7) Kons. H2O2 (30%) + 5 %(v/v) HNO3

8) Biter av marmor er best egnet

9) Na2SO3 kan også brukes

Kilder:

Dette er en kortversjon av en artikkel som ble publisert i tidsskriftet Kjemi nr 1/2016. Les fullversjonen her!

Av Ragnar Bye
Publisert 9. mars 2016 21:46