Cum se face apa din hidrogen și oxigen

Apa este denumirea comună pentru monohidru de dihidrogen sau H₂O. Molecula este produsă din numeroase reacții chimice, inclusiv reacția de sinteză din elementele sale, hidrogen și oxigen. Ecuația chimică echilibrată pentru reacție este:

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Cum să faci apă

În teorie, este ușor să faci apă din hidrogen gaz și oxigen gaz. Amestecă cele două gaze împreună, adaugă o scânteie sau o căldură suficientă pentru a oferi energia de activare pentru a începe reacția și apă presto-instant. Cu toate acestea, doar amestecarea celor două gaze la temperatura camerei nu va face nimic, cum ar fi moleculele de hidrogen și oxigen din aer nu formează spontan apa.

Trebuie furnizată energie pentru a rupe legăturile covalente care dețin H₂ și O₂ molecule împreună. Cationii de hidrogen și anionii de oxigen sunt apoi liberi să reacționeze unul cu celălalt, ceea ce fac din cauza diferențelor lor de electronegativitate. Când legăturile chimice se formează din nou pentru a face apă, se eliberează energie suplimentară, care propagă reacția. Reacția netă este extrem de exotermică, adică o reacție care este însoțită de eliberarea de căldură.

Două demonstrații

O demonstrație comună de chimie este să umpleți un balon mic cu hidrogen și oxigen și să atingeți balonul - de la distanță și în spatele unui scut de siguranță - cu o pâlnie arzătoare. O variantă mai sigură este de a umple un balon cu hidrogen gaz și de a aprinde balonul în aer. Oxigenul limitat din aer reacționează pentru a forma apă, dar într-o reacție mai controlată.

O altă demonstrație ușoară este să bulezi hidrogenul în apă cu săpun pentru a forma bule de hidrogen. Bulele plutesc pentru că sunt mai ușoare decât aerul. Se poate folosi o brichetă cu mâner lung sau o arzătoare la capătul unui băț de metru pentru a le aprinde pentru a forma apă. Puteți utiliza hidrogen dintr-un rezervor de gaz comprimat sau din oricare dintre mai multe reacții chimice (de exemplu, reacționând acid cu metal).

Cu toate acestea, faceți reacția, cel mai bine este să purtați protecția urechii și să mențineți o distanță sigură de reacție. Începeți de mici, pentru a ști la ce să vă așteptați.

Înțelegerea reacției

Chimistul francez Antoine Laurent Lavoisier a numit hidrogen, grec pentru „formarea apei”, bazat pe reacția sa cu oxigenul, un alt element pe care Lavoisier l-a numit, însemnând „producător de acid”. Lavoisier a fost fascinat de reacțiile de ardere. El a conceput un aparat pentru a forma apă din hidrogen și oxigen pentru a observa reacția. În esență, instalarea sa a folosit două borcane de clopot - unul pentru hidrogen și unul pentru oxigen - care au fost introduse într-un recipient separat. Un mecanism de scânteie a inițiat reacția, formând apă.

Puteți construi un aparat în același mod atât timp cât sunteți atent să controlați debitul de oxigen și hidrogen, astfel încât să nu încercați să formați prea multă apă simultan. De asemenea, ar trebui să utilizați un recipient rezistent la căldură și la șocuri.

Rolul oxigenului

În timp ce alți oameni de știință ai vremii erau familiarizați cu procesul de formare a apei din hidrogen și oxigen, Lavoisier a descoperit rolul oxigenului în ardere. Studiile sale au respins în cele din urmă teoria phlogistonului, care propunea că un element asemănător unui foc numit phogogiston a fost eliberat din materie în timpul combustiei.

Lavoisier a arătat că un gaz trebuie să aibă masă pentru a se produce combustia și că masa a fost conservată în urma reacției. Reacția de hidrogen și oxigen pentru a produce apă a fost o reacție excelentă de oxidare pentru a studia, deoarece aproape toată masa de apă provine din oxigen.

De ce nu putem face doar apă?

Un raport din 2006 al Organizației Națiunilor Unite a estimat că 20% dintre oamenii de pe planetă nu au acces la apă potabilă curată. Dacă este atât de greu să purifici apa sau să desalinizezi apa de mare, s-ar putea să te întrebi de ce nu facem doar apă din elementele ei. Motivul? Într-un cuvânt-BOOM!

Reactivarea hidrogenului și a oxigenului este, în principiu, să arzi gaz de hidrogen, cu excepția faptului că, în loc să folosești cantitatea limitată de oxigen din aer, alimentezi focul. În timpul combustiei, se adaugă oxigen la o moleculă, care produce apă în această reacție. De asemenea, arderea eliberează multă energie. Căldura și lumina sunt produse atât de rapid încât o undă de șoc se extinde spre exterior.

Practic, ai o explozie. Cu cât faci mai multă apă dintr-o dată, cu atât este mai mare explozia. Funcționează pentru lansarea rachetelor, dar ați văzut videoclipuri în care au mers groaznic. Explozia de la Hindenburg este un alt exemplu de ceea ce se întâmplă când o mulțime de hidrogen și oxigen se reunesc.