Die Herstellung von Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff ist so einfach wie das Mischen von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas und das Hinzufügen eines Funkens oder einer Wärme. Die ausgewogene Gleichung für die chemische Reaktion lautet:
2 H2 + O2 → 2 H2O
Dies ist eine Synthesereaktion, bei der Wasser aus seinen Elementen hergestellt wird. Es ist auch eine Verbrennungsreaktion., Das Verbrennen von Wasserstoff zu Wasser erzeugt eine lebhafte rote Flamme und ein lautes Geräusch.
Wie Wasserstoff und Sauerstoff Wasser machen
Einfaches Mischen von Wasserstoff und Sauerstoff macht kein Wasser. Wasserstoff und Sauerstoff existieren beide als zweiatomige Gase. Eine Reaktion zwischen ihnen erfordert Energie, um die Bindungen zwischen den Atomen zu brechen, damit sie ein neues Produkt bilden können. Sobald die Bindungen brechen, hat jedes Wasserstoffatom eine + 1 positive Ladung, während jedes Sauerstoffatom eine -2 negative Ladung hat. Zwei an ein Sauerstoffatom gebundene Wasserstoffatome ergeben Wasser, das elektrisch neutral ist., Ein elektrischer Funke löst die Reaktion aus, ebenso wie Wärme. Aber sobald die Reaktion beginnt, ist sie sehr exotherm und geht zur Vollendung.
Einfache Demonstrationen zur Herstellung von Wasser
Es ist einfach zu demonstrieren, wie Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff hergestellt wird. Der Schlüssel ist, den Maßstab der Reaktion klein zu halten. Andernfalls wird zu viel Wärme erzeugt.
Eine Methode besteht darin, Wasserstoff durch Seifenwasser zu sprudeln, um Wasserstoffseifenblasen zu bilden. Diese Blasen schweben, weil sie leichter als Luft sind. Verwenden Sie ein Langhandfeuerzeug oder eine brennende Schiene, die an einem Messstab befestigt ist, um die Blasen zu entzünden., Holen Sie Wasserstoff entweder aus einem komprimierten Gasbehälter oder über eine chemische Reaktion.
Eine andere Methode besteht darin, einen kleinen Ballon mit Wasserstoff zu füllen und den Ballon mit einer brennenden Schiene zu berühren, die an einem Meterstab befestigt ist. Der Wasserstoff im Ballon reagiert mit Sauerstoff in der Luft. Sie können einen Ballon sowohl mit Wasserstoff als auch mit Sauerstoff füllen und entzünden, jedoch nur hinter einem Sicherheitsschild und unter Verwendung eines Gehörschutzes.
Trinkwasser und Brennstoffzellen
Laut einem UN-Wasserentwicklungsbericht von 2006 hat etwa jeder Fünfte keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Wenn Wasser so einfach herzustellen ist, warum verwenden wir es nicht als Süßwasserversorgung? Es gibt zwei Gründe. Erstens ist es gefährlich, große Mengen Wasserstoff und Sauerstoff zu kombinieren. Der Hindenburg-Unfall ist ein Beispiel für das Ergebnis. Der andere Grund ist, dass es wirtschaftlich nicht praktikabel oder umweltfreundlich ist., Es braucht mehr Energie, um Wasserstoff zu produzieren, um Wasser zu machen, als um Wasser aus anderen Quellen zu erhalten.
Die Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff findet jedoch praktische Anwendung in Brennstoffzellen. In einer Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff (oder ein anderer Brennstoff) mit Sauerstoff (oder einem anderen Oxidationsmittel) und erzeugt Strom und Wärme. Brennstoffzellen verwenden Katalysatoren, um die Aktivierungsenergie der Reaktion zu senken, sodass sie leichter initiiert werden können. Nickel ist ein üblicher Katalysator, während Wasser das häufigste „Abfallprodukt“ ist., Wasserstoff-Brennstoffzellen werden zur Backup-Stromerzeugung, zum Antrieb von Raumfahrzeugen und entfernten Einrichtungen sowie in Wasserstoffautos verwendet.
Warum Wasserstoff und Sauerstoff Wasser anstelle von Wasserstoffperoxid machen
Wasser ist nicht die einzige übliche Chemikalie aus Wasserstoff und Sauerstoff. Sie fragen sich vielleicht, warum Wasserstoff und Sauerstoff Wasser (H2O) anstelle von Wasserstoffperoxid (H2O2) bilden. Die einfachste Erklärung ist, dass es für zwei Wasserstoffatome viel günstiger ist, mit einem Sauerstoffatom zu reagieren, als einen anderen Sauerstoff in die Mischung zu geben., Obwohl Sauerstoffgas O2 ist, muss die Bindung zwischen dem Atom brechen, damit Sauerstoff Bindungen mit Wasserstoff bildet, um Wasser zu bilden. Denken Sie daran, dass, während der übliche Oxidationszustand von Sauerstoff -2 ist, tatsächlich andere Zustände angezeigt werden. Manchmal bilden Wasserstoff und Sauerstoff Wasserstoffperoxid, aber das Molekül ist von Natur aus instabil und zersetzt sich schließlich in Wasser und Sauerstoff.
Lavoisier macht Wasser
Wissenschaftler wussten, dass Sauerstoff und Wasserstoff Wasser machen, lange bevor sie die molekularen Grundlagen für chemische Reaktionen verstanden., Der französische Chemiker Antoine Lavoisier nannte sogar das element Wasserstoff für die Reaktion. Der Name von Wasserstoff kommt von griechischen Wörtern, die „wasserbildend“ bedeuten.“Lavoisier entdeckte die Rolle von Sauerstoff bei der Verbrennung und verwendete schließlich die Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff, um die Erhaltung der Masse für Verbrennungsreaktionen zu demonstrieren und die Phlogiston-Theorie zu widerlegen.