Jak zrobić wodę z wodoru i tlenu

Aby lepiej zrozumieć, czy wodę można wytworzyć, konieczne jest poznanie niektórych właściwości jej składników.

Charakterystyka tlenu

Tlen to bezbarwny i bezwonny gaz, który jest częścią wody, powietrza, organizmów żywych i prawie wszystkiego, co nas otacza. Jego symbolem chemicznym jest O. Jest niemetaliczny i wysoce reaktywny, tworząc związki z większością pierwiastków z wyjątkiem helu i neonu.

Tlen jest również silnym utleniaczem i drugim najbardziej elektroujemnym ze wszystkich pierwiastków, po fluorze. W naturze tlen elementarny jest wytwarzany przez rośliny, algi i cyjanobakterie. Jest pierwiastkiem niezbędnym do oddychania komórkowego i spalania.

Charakterystyka wodoru

Wodór jest pierwiastkiem chemicznym o najprostszej strukturze molekularnej w układzie okresowym. Ze względu na swoje szczególne właściwości nie należy do żadnej grupy. Jest to gaz łatwopalny, bezbarwny i bezwonny. Jest również pierwiastkiem niemetalicznym i nie rozpuszcza się w wodzie.

Wodór jest uważany za najbardziej rozpowszechniony pierwiastek chemiczny, ponieważ stanowi 75% materii we wszechświecie.W swoim naturalnym stanie jest dość rzadki na Ziemi i jest produkowany przemysłowo z węglowodorów, takich jak metan. Można go również otrzymać z wody w procesie elektrolizy.

jak zrobić wodę

Zapotrzebowanie na wodę w okresach suszy, w miejscach pustynnych lub tam, gdzie nie ma w pobliżu źródła wody pitnej, skłania do rozważenia możliwości jej wytwarzania.

Na pierwszy rzut oka wytwarzanie wody wydaje się proste, ponieważ składa się tylko z dwóch pierwiastków: tlenu i wodoru, które również są bardzo powszechne.

Teoretycznie możliwe jest wytworzenie wody, jeśli oba gazy zostaną zmieszane i zapewniona zostanie wystarczająca ilość ciepła, aby rozpocząć reakcję chemiczną między tymi pierwiastkami.

Cząsteczka wody powstaje w wyniku spalania pierwiastków, które ją tworzą: wodoru (H) i tlenu (O). Ta reakcja jest przedstawiona w następujący sposób:

2H ₂ + O ₂ → 2H ₂ O + energia

Jednak w praktyce mieszanina tych dwóch pierwiastków nie może zachodzić w temperaturze pokojowej, ponieważ cząsteczki wodoru i tlenu nie tworzą spontanicznie wody. Aby powstała woda, musi zostać dostarczona energia wystarczająca do rozerwania wiązań kowalencyjnych, które łączą ze sobą cząsteczki wodoru i tlenu. W ten sposób wiązania chemiczne mogą zostać przegrupowane w celu wytworzenia wody. Ale ta reakcja jest egzotermiczna, to znaczy uwalnia ciepło, a także powoduje eksplozję.

Dlaczego trudno jest zrobić wodę?

Reakcja wodoru i tlenu jest zasadniczo spalaniem wodoru. Należy pamiętać o dwóch ważnych kwestiach: wodór jest wysoce łatwopalny, a tlen napędza spalanie. Dlatego, aby zaszła reakcja chemiczna między tlenem a wodorem i powstała woda, konieczne jest dostarczenie energii, w wyniku czego następuje eksplozja. Może to mieć fatalne skutki.

Z tego powodu woda jest tworzona do celów demonstracyjnych w małych ilościach iw kontrolowanych środowiskach, takich jak laboratoria. W dużych ilościach produkcja wody niesie ze sobą wiele zagrożeń. Ponadto uzyskanie wodoru i tlenu do napędzania reakcji jest znacznie droższe niż tworzenie wody innymi metodami, takimi jak skraplanie pary wodnej, oczyszczanie zanieczyszczonej wody lub odsalanie wody morskiej.

eksperymenty z wytwarzaniem wody

Jednym z pierwszych naukowców zainteresowanych dogłębną wiedzą, w jaki sposób zachodzi reakcja między wodorem i tlenem, w wyniku której powstaje woda, był francuski chemik Antoine Laurent Lavoisier. Aby to zrobić, stworzył aparat do tworzenia wody z wodoru i tlenu i mógł obserwować reakcję. Zasadniczo zastosowano dwa dzwony, jeden na wodór i jeden na tlen, a reakcję spalania zapoczątkowano za pomocą mechanizmu.

Dzięki temu eksperymentowi Lavoisier odkrył ważną rolę tlenu w spalaniu wodoru w celu wytworzenia wody. Pozwoliło mu to również wykazać, że gaz musi mieć masę, aby doszło do spalania, oraz że masa ta jest zachowana po reakcji. Ponadto reakcja wodoru i tlenu w celu wytworzenia wody pomogła mu w badaniu reakcji utleniania.

eksperyment 1

Jednym z najprostszych eksperymentów wytwarzania wody jest umieszczenie tlenu i wodoru w pojemniku i włączenie go.

Należy to zrobić w kontrolowany sposób, najlepiej w laboratorium, z zachowaniem ostrożności przy obchodzeniu się z tlenem i wodorem. Zaleca się stosowanie niewielkiej ilości każdego elementu. Sugeruje się również użycie pojemnika odpornego na ciepło, najlepiej z jakiegoś nietłukącego się materiału.

eksperyment 2

Innym powszechnym eksperymentem chemicznym jest napełnienie małego balonika wodorem i tlenem. Należy założyć tarczę ochronną iz daleka dotknąć balonu płonącym prętem.

Inną opcją jest napełnienie balonu wodorem i podpalenie go w powietrzu. Tlen w powietrzu będzie reagował, tworząc wodę, ale reakcja będzie bardziej kontrolowana.

Bibliografia

• Saxena, SK; VK Chhibber, VK Woda z jej chemią . (2020). Hiszpania. Hiszpański redakcja akademicka.
• Moreno Rodríguez, JA; Moreno Rdz, A.; Moreno Rdz, LA Chemia w działaniu . Ogólne eksperymenty chemiczne . (2018). Hiszpania. Hiszpański redakcja akademicka.