Вода – это общее название монооксида дигидрогена или H 2 O. Молекула образуется в результате многочисленных химических реакций, в том числе реакции синтеза ее элементов, водорода и кислорода. Сбалансированное химическое уравнение реакции:
2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O
Как сделать воду
Теоретически это легко сделать воду из газообразного водорода и газообразного кислорода. Смешайте два газа вместе, добавьте искру или достаточно тепла, чтобы получить энергию активации, чтобы начать реакцию, и предварительно растворите воду. Однако простое смешивание двух газов при комнатной температуре ничего не даст, например, молекулы водорода и кислорода в воздухе не образуют воду самопроизвольно.
Для разрыва ковалентных связей, удерживающих вместе молекулы H 2 и O 2 , необходимо подавать энергию. Катионы водорода и анионы кислорода затем могут свободно реагировать друг с другом, что они и делают из-за разницы в электроотрицательности. Когда химические связи реформируются, образуя воду, высвобождается дополнительная энергия, которая способствует развитию реакции. Итоговая реакция сильно экзотермична, то есть реакция сопровождается выделением тепла.
Две демонстрации
Одна обычная Демонстрация химии заключается в наполнении небольшого воздушного шара водородом и кислородом и касании воздушного шара – на расстоянии и за защитным экраном – горящей шиной. Более безопасный вариант – заполнить баллон газообразным водородом и зажечь баллон в воздухе. Ограниченный кислород в воздухе реагирует с образованием воды, но в более контролируемой реакции.
Еще одна простая демонстрация – пузырьки водорода в мыльной воде с образованием газообразного водорода. пузыри. Пузырьки плавают, потому что они легче воздуха. Зажигалка с длинной ручкой или горящая шина на конце метра можно использовать, чтобы зажечь их, чтобы образовалась вода. Вы можете использовать водород из баллона со сжатым газом или из любой из нескольких химических реакций (например, реакции кислоты с металлом).
Как бы вы ни проводили реакцию, она лучше всего носить средства защиты органов слуха и держаться на безопасном расстоянии от реакции. Начните с малого, чтобы знать, чего ожидать.
Понимание реакции
Французский химик Антуан Лоран Лавуазье назвал водород по-гречески для «водообразования», основанного на его реакции с кислородом, – еще один элемент, названный Лавуазье, что означает «продуцент кислоты». Лавуазье был очарован реакциями горения. Он изобрел устройство для образования воды из водорода и кислорода, чтобы наблюдать за реакцией. По сути, в его установке использовались два колпака – один для водорода и один для кислорода, которые подавались в отдельный контейнер. Механизм искрения инициировал реакцию, образуя воду..
Вы можете сконструировать устройство таким же образом, если будете осторожно контролировать расход кислорода и водорода, чтобы не пытаться образовать слишком много воды сразу. Вы также должны использовать термостойкий и ударопрочный контейнер.
Роль кислорода
В то время как другие ученые того времени были Лавуазье, знакомый с процессом образования воды из водорода и кислорода, обнаружил роль кислорода в горении. Его исследования в конечном итоге опровергли теорию флогистона, которая предполагала, что подобный огню элемент, называемый флогистоном, выделяется из вещества во время горения.
Лавуазье показал, что газ должен имеют массу для возгорания и чтобы масса сохранялась после реакции. Превращение водорода и кислорода в воду было отличной реакцией окисления для изучения, потому что почти вся масса воды происходит из кислорода.
Почему мы не можем просто сделать Воды?
Согласно отчету ООН за 2006 год, 20 процентов людей на планете не имеют доступа к чистой питьевой воде. Если так сложно очистить воду или опреснить морскую воду, вы можете задаться вопросом, почему мы просто не производим воду из ее элементов. Причина? Одним словом – БУМ!
Реагируя на водород и кислород, вы в основном сжигаете газообразный водород, за исключением того, что вы используете ограниченное количество кислорода в воздухе. кормление огня. Во время горения к молекуле добавляется кислород, который в этой реакции образует воду. Сжигание также высвобождает много энергии. Тепло и свет производятся так быстро, что ударная волна распространяется наружу.
По сути, это взрыв. Чем больше воды вы сделаете за один раз, тем сильнее будет взрыв. Он работает для запуска ракет, но вы видели видео, где все пошло не так. Взрыв Гинденбурга – еще один пример того, что происходит, когда много водорода и кислорода объединяются.
Итак, мы можем сделать воду из водорода и кислорода, и химики и педагоги часто делают – в небольших количествах. Нецелесообразно использовать этот метод в больших масштабах из-за рисков и из-за того, что очистка водорода и кислорода для питания реакции намного дороже, чем производство воды другими методами, очистка загрязненной воды или конденсация водяного пара. с воздуха.