wytwarzanie wody z wodoru i tlenu jest tak proste, jak zmieszanie wodoru z tlenem i dodanie iskry lub ciepła. Zrównoważone równanie reakcji chemicznej to:
2 H2 + O2 → 2 H2O
jest to reakcja syntezy, która wytwarza wodę z jej pierwiastków. To także reakcja spalania., Spalanie wodoru w celu wytworzenia wody wytwarza żywy czerwony płomień i głośny dźwięk.
Jak wodór i tlen tworzą wodę
samo zmieszanie wodoru i tlenu nie spowoduje powstania wody. Wodór i tlen występują jako gazy dwuatomowe. Reakcja między nimi wymaga energii do zerwania wiązań między atomami, aby mogły one utworzyć nowy produkt. Po zerwaniu wiązań każdy atom wodoru ma ładunek dodatni +1, podczas gdy każdy atom tlenu ma ładunek ujemny -2. Dwa atomy wodoru związane z jednym atomem tlenu dają wodę, która jest elektrycznie obojętna., Iskra elektryczna inicjuje reakcję, podobnie jak ciepło. Ale gdy reakcja się rozpocznie, jest bardzo egzotermiczna i kończy się.
proste demonstracje tworzenia wody
łatwo jest zademonstrować wytwarzanie wody z wodoru i tlenu. Kluczem jest utrzymanie małej skali reakcji. W przeciwnym razie Wytwarza się zbyt dużo ciepła.
jedną z metod jest bąbelkowanie wodoru przez wodę z mydłem w celu utworzenia wodorowych baniek mydlanych. Te pęcherzyki unoszą się, ponieważ są lżejsze niż powietrze. Użyj długo obsługiwanej zapalniczki lub płonącej szyny przymocowanej do drążka miernika, aby zapalić pęcherzyki., Uzyskaj Wodór albo ze zbiornika sprężonego gazu, albo w wyniku reakcji chemicznej.
inną metodą jest napełnienie małego balonu wodorem i dotknięcie balonu płonącą szyną przymocowaną do drążka miernika. Wodór w balonie reaguje z tlenem w powietrzu. Można napełnić balon wodorem i tlenem i zapalić go, ale tylko za osłoną zabezpieczającą i za pomocą ochrony słuchu.
Woda pitna i ogniwa paliwowe
według raportu ONZ o rozwoju wody z 2006 roku, około jedna na pięć osób nie ma dostępu do czystej wody pitnej. Jeśli woda jest tak łatwa do wytworzenia, dlaczego nie użyjemy jej jako źródła słodkiej wody? Są dwa powody. Po pierwsze, niebezpieczne jest łączenie dużych ilości wodoru i tlenu. Przykładem tego jest wypadek Hindenburga. Innym powodem jest to, że nie jest to ekonomicznie praktyczne lub przyjazne dla środowiska., Do produkcji wodoru potrzeba więcej energii niż do pozyskiwania wody z innych źródeł.
jednak reakcja pomiędzy wodorem i tlenem znajduje praktyczne zastosowanie w ogniwach paliwowych. W ogniwie paliwowym wodór (lub inne paliwo) reaguje z tlenem( lub innym utleniaczem), wytwarzając energię elektryczną i ciepło. Ogniwa paliwowe wykorzystują katalizatory, aby obniżyć energię aktywacji reakcji, więc łatwiej jest ją zainicjować. Nikiel jest powszechnym katalizatorem, podczas gdy woda jest najczęstszym produktem „odpadowym”., Wodorowe ogniwa paliwowe są wykorzystywane do zasilania rezerwowego, zasilania statków kosmicznych i odległych obiektów, a także w samochodach wodorowych.
dlaczego wodór i tlen tworzą wodę zamiast nadtlenku wodoru
woda nie jest jedyną powszechną substancją chemiczną wytwarzaną z wodoru i tlenu. Można się zastanawiać, dlaczego wodór i tlen tworzą wodę (H2O) zamiast nadtlenku wodoru (H2O2). Najprostszym wyjaśnieniem jest to, że o wiele korzystniej jest, aby dwa atomy wodoru reagowały z jednym atomem tlenu, niż dodawanie innego tlenu do mieszanki., Mimo, że tlen jest gazem O2, wiązanie między atomem musi pęknąć, aby tlen utworzył wiązania z wodorem, aby utworzyć wodę. Pamiętaj, że podczas gdy zwykły stan utleniania tlenu wynosi -2, W rzeczywistości wyświetla inne stany. Czasami wodór i tlen tworzą nadtlenek wodoru, ale cząsteczka jest z natury niestabilna i ostatecznie rozkłada się na wodę i tlen.
Lavoisier produkuje wodę
naukowcy wiedzieli, że tlen i wodór tworzą wodę na długo przed pojęciem molekularnych podstaw reakcji chemicznych., Francuski chemik Antoine Lavoisier nazwał nawet pierwiastek Wodór dla reakcji. Nazwa wodoru pochodzi od greckich słów oznaczających ” wodotwórczy.”Lavoisier odkrył rolę tlenu w spalaniu, ostatecznie wykorzystując reakcję wodoru i tlenu do zademonstrowania zachowania masy dla reakcji spalania i obalenia teorii flogistonu.