Hoe maak je water uit waterstof en zuurstof
Share
Water is de algemene naam voor diwaterstofmonoxide of H2O. Het molecuul wordt geproduceerd uit talloze chemische reacties, waaronder de synthesereactie van de elementen ervan, waterstof en zuurstof. De evenwichtige chemische vergelijking voor de reactie is:
2 H2 + O2 → 2 H2O
Hoe maak je water
In theorie is het gemakkelijk om water te maken uit waterstofgas en zuurstofgas. Meng de twee gassen samen, voeg een vonk of voldoende warmte toe om de activeringsenergie te leveren om de reactie te starten en presto-instant water. Alleen het mengen van de twee gassen op kamertemperatuur doet echter niets, zoals waterstof en zuurstofmoleculen in de lucht vormen niet spontaan water.
Energie moet worden geleverd om de covalente bindingen met H te verbreken2 en o2 moleculen samen. De waterstofkationen en zuurstofanionen zijn dan vrij om met elkaar te reageren, wat ze doen vanwege hun verschillen in elektronegativiteit. Wanneer de chemische bindingen zich opnieuw vormen om water te maken, komt er extra energie vrij, die de reactie voortplant. De netto reactie is zeer exotherm, wat betekent een reactie die gepaard gaat met de afgifte van warmte.
Twee demonstraties
Een veel voorkomende chemiedemonstratie is om een kleine ballon met waterstof en zuurstof te vullen en de ballon - van een afstand en achter een veiligheidsschild - met een brandende spalk aan te raken. Een veiligere variant is om een ballon met waterstofgas te vullen en de ballon in de lucht te ontsteken. De beperkte zuurstof in de lucht reageert om water te vormen, maar in een meer gecontroleerde reactie.
Nog een andere eenvoudige demonstratie is om waterstof in zeepwater te borrelen om waterstofgasbellen te vormen. De bubbels zweven omdat ze lichter zijn dan lucht. Een aansteker met lange steel of brandende spalk aan het einde van een meterstok kan worden gebruikt om ze aan te steken om water te vormen. Je kunt waterstof gebruiken uit een gecomprimeerde gastank of van een van verschillende chemische reacties (bijv. Zuur met metaal laten reageren).
Hoe u de reactie ook uitvoert, het is het beste om gehoorbescherming te dragen en op een veilige afstand van de reactie te blijven. Begin klein, zodat je weet wat je kunt verwachten.
De reactie begrijpen
De Franse scheikundige Antoine Laurent Lavoisier noemde waterstof, Grieks voor 'watervorming', gebaseerd op zijn reactie met zuurstof, een ander element dat Lavoisier noemde, wat 'zuurproducent' betekent. Lavoisier was gefascineerd door verbrandingsreacties. Hij bedacht een apparaat om water uit waterstof en zuurstof te vormen om de reactie te observeren. In wezen gebruikte zijn opstelling twee klokpotten - een voor waterstof en een voor zuurstof - die in een afzonderlijke container werden gevoerd. Een vonkmechanisme initieerde de reactie en vormde water.
U kunt een apparaat op dezelfde manier bouwen, zolang u voorzichtig bent met het regelen van de stroomsnelheid van zuurstof en waterstof, zodat u niet te veel water tegelijk probeert te vormen. U moet ook een hittebestendige en schokbestendige container gebruiken.
De rol van zuurstof
Terwijl andere wetenschappers in die tijd bekend waren met het proces van het vormen van water uit waterstof en zuurstof, ontdekte Lavoisier de rol van zuurstof in verbranding. Zijn studies weerlegden uiteindelijk de phlogiston-theorie, die had voorgesteld dat een vuurachtig element genaamd phlogiston werd vrijgemaakt van materie tijdens verbranding.
Lavoisier toonde aan dat een gas massa moet hebben om verbranding te laten plaatsvinden en dat de massa na de reactie behouden bleef. De reactie van waterstof en zuurstof om water te produceren was een uitstekende oxidatiereactie om te bestuderen omdat bijna alle massa water uit zuurstof komt.
Waarom we niet gewoon water kunnen maken?
Een rapport van de Verenigde Naties uit 2006 schatte dat 20 procent van de mensen op de planeet geen toegang hebben tot schoon drinkwater. Als het zo moeilijk is om water te zuiveren of zeewater te ontzilten, vraagt u zich misschien af waarom we niet alleen water maken uit de elementen. De reden? In een woord BOOM!
Reageren van waterstof en zuurstof is in feite het verbranden van waterstofgas, behalve dat je het vuur voedt in plaats van de beperkte hoeveelheid zuurstof in de lucht te gebruiken. Tijdens de verbranding wordt zuurstof toegevoegd aan een molecuul, dat bij deze reactie water produceert. Bij verbranding komt ook veel energie vrij. Warmte en licht worden zo snel geproduceerd dat een schokgolf naar buiten uitzet.
Kortom, je hebt een explosie. Hoe meer water je tegelijkertijd maakt, hoe groter de explosie. Het werkt voor het lanceren van raketten, maar je hebt video's gezien waar dat vreselijk mis ging. De Hindenburg-explosie is een ander voorbeeld van wat er gebeurt als veel waterstof en zuurstof bij elkaar komen.
