Πώς να κάνετε το νερό από το υδρογόνο και το οξυγόνο

Το νερό είναι το κοινό όνομα για μονοϋδροξείδιο ή Η₂Ο. Το μόριο παράγεται από πολλές χημικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της αντίδρασης σύνθεσης από τα στοιχεία του, υδρογόνο και οξυγόνο. Η ισορροπημένη χημική εξίσωση για την αντίδραση είναι:

2 Η₂ + Ο₂ → 2 Η₂Ο

Θεωρητικά, είναι εύκολο να φτιάξεις νερό αέριο υδρογόνο και αερίου οξυγόνου. Αναμείξτε τα δύο αέρια μαζί, προσθέστε ένα σπινθήρα ή επαρκή θερμότητα για να δώσετε την ενέργεια ενεργοποίησης για να ξεκινήσει η αντίδραση, και το προ-στιγμιαίο νερό. Η απλή ανάμιξη των δύο αερίων σε θερμοκρασία δωματίου, ωστόσο, δεν θα κάνει τίποτα, όπως μόρια υδρογόνου και οξυγόνου στον αέρα δεν δημιουργούν αυθόρμητα νερό.

Πρέπει να παρέχεται ενέργεια για να σπάσει τους ομοιοπολικούς δεσμούς που κατέχουν το Η₂ και Ο₂ μόρια μαζί. Τα κατιόντα υδρογόνου και τα ανιόντα οξυγόνου είναι στη συνέχεια ελεύθερα να αντιδρούν μεταξύ τους, τα οποία κάνουν λόγω των διαφορών ηλεκτροαρνησίας τους. Όταν οι χημικοί δεσμοί ξανά διαμορφώνονται για να δημιουργήσουν νερό, απελευθερώνεται πρόσθετη ενέργεια, η οποία διαδίδει την αντίδραση. Η καθαρή αντίδραση είναι

Μια κοινή επίδειξη χημείας είναι να γεμίσει ένα μικρό μπαλόνι με υδρογόνο και οξυγόνο και να αγγίξει το μπαλόνι - από απόσταση και πίσω από μια ασπίδα ασφαλείας - με έναν καυστήρα νάρθηκα. Μια ασφαλέστερη παραλλαγή είναι να γεμίσετε ένα μπαλόνι με αέριο υδρογόνο και να ανάψετε το μπαλόνι στον αέρα. Το περιορισμένο οξυγόνο στον αέρα αντιδρά για να σχηματίσει νερό αλλά σε μια πιο ελεγχόμενη αντίδραση.

Ακόμα μια εύκολη επίδειξη είναι να φυσαλίδες υδρογόνου σε σαπουνόνερο για να σχηματίσει φυσαλίδες αερίου υδρογόνου. Οι φυσαλίδες επιπλέουν επειδή είναι ελαφρύτερες από τον αέρα. Ένας μακρύς-χειρισμένος ελαφρύς ή καυστήρας νάρθηκας στο τέλος ενός ραβδίου μετρητή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τους αναφλέξει για να σχηματίσουν νερό. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε υδρογόνο από μια δεξαμενή πεπιεσμένου αερίου ή από οποιαδήποτε από τις πολλές χημικές αντιδράσεις (π.χ. αντίδραση του οξέος με μέταλλο).

Ωστόσο, κάνετε την αντίδραση, είναι καλύτερο να φοράτε προστασία από το αυτί και να διατηρείτε μια ασφαλή απόσταση από την αντίδραση. Ξεκινήστε μικρό, για να ξέρετε τι να περιμένετε.

Γάλλος χημικός Antoine Laurent Lavoisier που ονομάζεται υδρογόνο, ελληνικό για "σχηματισμό νερού", με βάση την αντίδρασή του με οξυγόνο, ένα άλλο στοιχείο που ονομάζεται Lavoisier, που σημαίνει "παραγωγός οξέος". Ο Lavoisier γοητεύτηκε από αντιδράσεις καύσης. Σχεδίασε μια συσκευή για να σχηματίσει νερό από υδρογόνο και οξυγόνο για να παρατηρήσει την αντίδραση. Ουσιαστικά, η εγκατάστασή του χρησιμοποίησε δύο βάζα καμπάνας - ένα για το υδρογόνο και ένα για το οξυγόνο - τα οποία τροφοδοτήθηκαν σε ένα ξεχωριστό δοχείο. Ένας μηχανισμός σπινθήρων ξεκίνησε την αντίδραση, σχηματίζοντας νερό.

Μπορείτε να κατασκευάσετε μια συσκευή με τον ίδιο τρόπο όσο είστε προσεκτικοί για τον έλεγχο του ρυθμού ροής του οξυγόνου και του υδρογόνου, ώστε να μην προσπαθείτε να σχηματίσετε πολύ νερό με τη μία. Πρέπει επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα δοχείο ανθεκτικό στη θερμότητα και το κλονισμό.

Ενώ άλλοι επιστήμονες της εποχής ήταν εξοικειωμένοι με τη διαδικασία σχηματισμού νερού από υδρογόνο και οξυγόνο, ο Lavoisier ανακάλυψε το ρόλο του οξυγόνου στην καύση. Οι μελέτες του τελικά διαψεύδουν τη θεωρία του phlogiston, η οποία είχε προτείνει την ονομασία ενός στοιχείου που μοιάζει με φωτιά phlogiston απελευθερώθηκε από την ύλη κατά την καύση.

Ο Lavoisier έδειξε ότι ένα αέριο πρέπει να έχει μάζα για καύση και ότι η μάζα διατηρήθηκε μετά την αντίδραση. Η αντίδραση του υδρογόνου και του οξυγόνου για την παραγωγή νερού ήταν μια εξαιρετική αντίδραση οξείδωσης για μελέτη, διότι σχεδόν όλη η μάζα του νερού προέρχεται από το οξυγόνο.

ΕΝΑ Έκθεση 2006 των Ηνωμένων Εθνών εκτιμάται ότι το 20% των ανθρώπων στον πλανήτη δεν έχουν πρόσβαση σε καθαρό πόσιμο νερό. Εάν είναι τόσο δύσκολο να καθαρίσετε το νερό ή να αφαλατώσετε το θαλασσινό νερό, ίσως να αναρωτιέστε γιατί δεν κάνουμε μόνο νερό από τα στοιχεία του. Ο λόγος? Σε μια λέξη-BOOM!

Η αντίδραση του υδρογόνου και του οξυγόνου είναι βασικά καύση αερίου υδρογόνου, εκτός από τη χρήση της περιορισμένης ποσότητας οξυγόνου στον αέρα, τροφοδοτείτε τη φωτιά. Κατά την καύση, προστίθεται οξυγόνο σε ένα μόριο, το οποίο παράγει νερό σε αυτή την αντίδραση. Η καύση απελευθερώνει επίσης πολλή ενέργεια. Η θερμότητα και το φως παράγονται τόσο γρήγορα ώστε ένα κύμα κλονισμού να επεκτείνεται προς τα έξω.

Βασικά, έχετε μια έκρηξη. Όσο περισσότερο νερό κάνετε ταυτόχρονα, τόσο μεγαλύτερη είναι η έκρηξη. Λειτουργεί για την εκτόξευση ρουκετών, αλλά έχετε δει βίντεο όπου αυτό πήγε τρομερά λάθος. Η έκρηξη του Hindenburg είναι ένα άλλο παράδειγμα του τι συμβαίνει όταν συγκεντρωθούν πολλά υδρογόνο και οξυγόνο.

Έτσι, μπορούμε να κάνουμε νερό από υδρογόνο και οξυγόνο, και οι χημικοί και οι εκπαιδευτικοί συχνά κάνουν - σε μικρές ποσότητες. Δεν είναι πρακτικό να χρησιμοποιείται η μέθοδος σε μεγάλη κλίμακα λόγω των κινδύνων και επειδή είναι πολύ πιο ακριβό να καθαριστεί το υδρογόνο και το υδρογόνο οξυγόνο για να τροφοδοτήσει την αντίδραση παρά να κάνει το νερό χρησιμοποιώντας άλλες μεθόδους, να καθαρίσει το μολυσμένο νερό ή να συμπυκνώσει υδρατμούς από το αέρας.