Kaip pasigaminti vandenį iš vandenilio ir deguonies

Vanduo yra bendras pavadinimas dihidrogeno monoksidas arba H₂O. Molekulė gaminama iš daugybės cheminių reakcijų, įskaitant sintezės reakciją iš jos elementų, vandenilio ir deguonies. Reaguojama subalansuota cheminė reakcijos lygtis:

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Teoriškai iš jo lengva pasigaminti vandens vandenilio dujos ir deguonies dujos. Sumaišykite abi dujas, įpilkite kibirkšties arba pakankamai šilumos, kad aktyvavimo energija pradėtų reakciją, ir iš anksto paruoškite momentinį vandenį. Vien tik dviejų dujų maišymas kambario temperatūroje nieko nepadarys, pavyzdžiui, vandenilio ir deguonies molekulės ore savaime nesudaro vandens.

Turi būti tiekiama energija, kad nutrūktų kovalentiniai ryšiai, laikantys H₂ ir O₂ molekulių kartu. Tada vandenilio katijonai ir deguonies anijonai gali laisvai reaguoti vienas su kitu, ką jie daro dėl savo elektronegatyvumo skirtumų. Kai cheminiai ryšiai vėl susiformuoja, kad susidarytų vanduo, išsiskiria papildoma energija, kuri skleidžia reakciją. Grynoji reakcija yra

Vienas įprastas chemijos demonstravimas yra užpildyti mažą balioną vandeniliu ir deguonimi ir paliesti balioną - iš tolo ir už apsauginio skydo - degančiu špagatu. Saugesnis variantas yra pripildyti balioną vandenilio dujomis ir uždegti balioną ore. Ribotas deguonies kiekis ore reaguoja į vandenį, tačiau yra labiau kontroliuojamas.

Dar viena nesudėtinga demonstracija yra vandenilio burbuliavimas į muiluotą vandenį, kad susidarytų vandenilio dujų burbuliukai. Burbulai plūduriuoja, nes yra lengvesni už orą. Norėdami uždegti juos, kad susidarytų vanduo, galima naudoti ilgą rankinį žiebtuvėlį ar degantį atplaišą skaitiklio lazdelės gale. Vandenilį galite naudoti iš suslėgtų dujų rezervuaro arba iš bet kuri iš kelių cheminių reakcijų (pvz., rūgšties reagavimas su metalu).

Kad ir kaip jūs reaguotumėte, geriau nešioti ausų apsaugą ir išlaikyti saugų atstumą nuo reakcijos. Pradėkite nuo mažo, kad žinotumėte, ko tikėtis.

Prancūzų chemikas Antoine'as Laurentas Lavoisieris dar vienas Lavoisier pavadintas elementas, reiškiantis „rūgšties gamintojas“, pavadintas vandeniliu, graikų kalba - „vandens formavimas“, pagrįstas jo reakcija su deguonimi. Lavoisier sužavėjo degimo reakcijomis. Jis sugalvojo aparatą vandeniui ir deguoniui formuoti, kad galėtų stebėti reakciją. Iš esmės jo sąrankoje buvo naudojami du varpelio indai - vienas vandeniliui, kitas deguoniui -, kurie buvo tiekiami į atskirą indą. Kibirkšties mechanizmas inicijavo reakciją, sudarydamas vandenį.

Aparatą galite suprojektuoti taip pat, kiek atidžiai kontroliuojate deguonies ir vandenilio srautą, kad nesistengtumėte suformuoti per daug vandens iš karto. Taip pat turėtumėte naudoti karščiui ir smūgiams atsparią talpyklą.

Nors kiti to meto mokslininkai buvo susipažinę su vandens susidarymo iš vandenilio ir deguonies procesu, Lavoisier atrado deguonies vaidmenį deginant. Jo tyrimai galiausiai paneigė phlogiston teoriją, kuri pasiūlė, kad būtų vadinamas ugnį primenantis elementas phlogiston degimo metu buvo išlaisvintas iš materijos.

Lavoisier parodė, kad dujos turi būti tokios masės, kad jos galėtų degti, o masė buvo išsaugota po reakcijos. Reaguodama vandenilį ir deguonį, kad gautumėte vandenį, buvo puiki oksidacijos reakcija, nes beveik visa vandens masė gaunama iš deguonies.

A 2006 m. Jungtinių Tautų ataskaita apskaičiuota, kad 20 procentų planetos žmonių neturi galimybės gauti švaraus geriamojo vandens. Jei taip sunku išvalyti vandenį ar pašalinti jūros vandenį, jums gali kilti klausimas, kodėl mes nedarome vandens tik iš jo elementų. Priežastis? Žodžiu - BUMAS!

Reaguodami su vandeniliu ir deguonimi, iš esmės sudeginote vandenilio dujas, išskyrus tai, kad ore nenaudodami riboto deguonies kiekio, jūs maitinate ugnimi. Degimo metu į molekulę pridedamas deguonis, kuris šios reakcijos metu gamina vandenį. Degimas taip pat išskiria daug energijos. Šiluma ir šviesa sklinda taip greitai, kad smūgio banga išsiplečia į išorę.

Iš esmės jūs turite sprogimą. Kuo daugiau vandens išgersite iš karto, tuo didesnis sprogimas. Jis veikia paleidžiant raketas, bet jūs matėte vaizdo įrašus, kur tai buvo siaubingai neteisinga. Hindenburgo sprogimas yra dar vienas pavyzdys to, kas nutinka, kai susikaupia daug vandenilio ir deguonies.

Taigi vandenį galime gaminti iš vandenilio ir deguonies, o chemikai ir pedagogai dažnai tai daro - nedideliais kiekiais. Neįmanoma praktiškai naudoti šį metodą dėl rizikos ir dėl to, kad vandenilį ir vandenilį išgryninti yra daug brangiau deguonis, skirtas reakcijai palaikyti, nei vandens paruošimas kitais metodais, užteršto vandens valymas arba vandens garų kondensacija iš oro.