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물을 만들 수 있는지 여부를 더 잘 이해하려면 물 구성 요소의 몇 가지 특성을 알아야 합니다.
산소 특성
산소는 물, 공기, 생물 및 우리 주변의 거의 모든 것의 일부인 무색 무취의 가스입니다. 화학 기호는 O입니다. 비금속이고 반응성이 높으며 헬륨과 네온을 제외한 대부분의 원소와 화합물을 형성합니다.
산소는 또한 강력한 산화제이며 모든 원소 중에서 불소 다음으로 전기음성도가 두 번째로 높습니다. 자연에서 원소 산소는 식물, 조류 및 시아노박테리아에 의해 생성됩니다. 세포 호흡과 연소에 필수적인 요소입니다.
수소 특성
수소는 주기율표에서 가장 단순한 분자 구조를 가진 화학 원소입니다. 특정 속성으로 인해 어떤 그룹에도 속하지 않습니다. 가연성, 무색, 무취의 가스입니다. 또한 비금속 원소이며 물에 녹지 않습니다.
수소는 우주 물질의 75%를 구성하기 때문에 가장 풍부한 화학 원소로 간주되며, 자연 상태에서는 지구상에서 매우 드물고 메탄과 같은 탄화수소로부터 산업적으로 생산됩니다. 전기 분해 과정을 통해 물에서도 얻을 수 있습니다.
어떻게 물을 만들 수 있습니까?
가뭄 기간 동안, 사막 지역이나 근처에 식수원이 없는 곳에서 물이 필요하기 때문에 물을 만드는 가능성을 고려하게 됩니다.
언뜻 보기에 물을 만드는 것은 간단해 보입니다. 물은 산소와 수소라는 두 가지 요소로만 구성되어 있기 때문에 매우 일반적입니다.
이론적으로 두 기체가 혼합되고 이들 원소 사이의 화학 반응을 시작하기에 충분한 열이 제공되면 물을 만드는 것이 가능합니다.
물 분자는 그것을 구성하는 요소인 수소(H)와 산소(O)의 연소로 생성됩니다. 이 반응은 다음과 같이 표현됩니다.
2H 2 + O 2 → 2H 2 O + 에너지
그러나 실제로는 수소와 산소 분자가 자발적으로 물을 형성하지 않기 때문에 이 두 원소의 혼합은 실온에서 일어날 수 없습니다. 물을 형성하기 위해서는 수소와 산소 분자를 함께 묶고 있는 공유 결합을 끊을 수 있는 충분한 에너지가 공급되어야 합니다. 이런 식으로 화학 결합을 재배열하여 물을 생성할 수 있습니다. 그러나이 반응은 발열 반응입니다. 즉, 열을 방출하고 폭발도 일으 킵니다.
물을 만드는 것이 왜 어려운가요?
수소와 산소의 반응은 기본적으로 수소의 연소이다. 기억해야 할 두 가지 중요한 사항이 있습니다. 수소는 가연성이 높고 산소는 연소에 연료를 공급합니다. 따라서 산소와 수소의 화학반응이 일어나 물이 형성되기 위해서는 에너지 공급이 필요하고 그 결과 폭발이 일어난다. 이것은 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다.
이러한 이유로 실험실과 같은 통제된 환경에서 시연 목적으로 소량의 물이 생성됩니다. 많은 양의 물 생산에는 많은 위험이 수반됩니다. 또한, 수증기 응축, 오염된 물 정화 또는 해수 담수화와 같은 다른 방법을 사용하여 물을 생성하는 것보다 반응을 촉진하기 위해 수소와 산소를 얻는 것이 훨씬 더 비쌉니다.
물을 만드는 실험
수소와 산소 사이의 반응이 어떻게 일어나 물을 형성하는지 깊이 아는 데 관심이 있었던 최초의 과학자 중 한 명은 프랑스 화학자 Antoine Laurent Lavoisier였습니다. 이를 위해 그는 수소와 산소로부터 물을 형성하고 반응을 관찰할 수 있는 장치를 만들었습니다. 기본적으로 수소 벨과 산소 벨 두 개를 사용하여 메커니즘을 통해 연소 반응을 시작했습니다.
이 실험을 통해 라부아지에는 수소가 연소하여 물을 형성하는 과정에서 산소의 중요한 역할을 발견했습니다. 또한 그는 가스가 연소되기 위해서는 질량이 있어야 하고 그 질량은 반응 후에 보존된다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 또한 수소와 산소가 반응하여 물을 생성하는 것도 산화 반응을 연구하는 데 도움이 되었습니다.
실험 1
물을 만드는 가장 간단한 실험 중 하나는 용기에 산소와 수소를 넣고 전원을 켜는 것입니다.
이것은 통제된 방식으로, 가급적이면 실험실에서 산소와 수소를 주의해서 다루어야 합니다. 각 요소를 소량 사용하는 것이 좋습니다. 또한 내열성 용기를 사용하는 것이 좋으며 깨지지 않는 재료를 사용하는 것이 좋습니다.
실험 2
또 다른 일반적인 화학 실험은 작은 풍선에 수소와 산소를 채우는 것입니다. 보호막을 치고, 멀리서 불붙는 막대로 풍선을 만져야 한다.
또 다른 옵션은 풍선에 수소를 채우고 공중에서 점화하는 것입니다. 공기 중의 산소는 반응하여 물을 형성하지만 반응은 보다 제어됩니다.
서지
- Saxena, SK; VK Chhibber, VK Water with its chemistry . (2020). 스페인. 스페인어 학술 사설.
- 모레노 로드리게스, JA; 모레노 Rdz, A.; Moreno Rdz, LA Chemistry in Action . 일반 화학실험 . (2018). 스페인. 스페인어 학술 사설.
