Hogyan történik a víz bomlási folyamata elektromos árammal?
A tiszta, desztillált víz majdnem nem vezet áramot.
Nagy ellenállása van. Például egy köbcentiméter kétszeres desztillált víz ellenállása megegyezik egy négyzet milliméteres keresztmetszetű rézhuzal ellenállásával, amelynek hossza körülbelül 200 ezer kilométer. Ezzel a vezetékkel több mint húszszor csatlakozhat Moszkvához és Vladivostokhoz. A desztillált víz nem alkalmas elektrolízisre. Olyan vízre van szükségünk, amely jól vezetné a villamos energiát, vagyis elektromosan vezetőképes lenne.
Ahhoz, hogy a víz vezető legyen, fel kell oldania néhány sót, savat vagy bázist, amely ionokat ad.
A vízben feloldódó kémiai vegyületek többsége olyan részekre bomlik, amelyek egyidejűleg töltődnek be. Az eredményül kapott töltött részecskéket ionoknak nevezik, és az anyagnak az ionokba történő bomlása elektrolitikus disszociáció.
Konyhasó (NaCI), amikor vízben oldjuk, bomlik nátriumion (Na +), pozitív töltésű, és a klorid-ion (Cl -), negatív töltésű. A nátrium és klór ionokat, amelyek csak egy töltéssel rendelkeznek, monovalens ionoknak nevezik. A két vagy három töltésű ionokat két- vagy háromértékűnek nevezik. A kétértékű ionok példájaként említhető a kalciumion (Ca). Kalcium-klorid (CaCl2), a dissotsiiruya ionok két monovalens negatív klorid-ion (2CI)
és egy kétértékű kalciumion (Ca), pozitív töltésű. Vas-triklorid (FeCl3) a disszociációs ionokra ad három vegyértékű negatív klorid-ion (3CI -), és pozitív háromértékű vasion (Fe +++).
Így a só elektrolitikus disszociációja során negatív töltésű ionok keletkeznek, amelyeket anionoknak neveznek, és a pozitív töltésű ionok a kationok.
Az savak disszociálódnak pozitív töltésű hidrogénion és negatív töltésű savmaradék kialakítása céljából. A kénsav (H2SO4) két pozitív töltésű hidrogéniont (2H +) és egy savmaradékot - egy aniont (SO4 -) tartalmaz, amely két negatív töltettel rendelkezik.
A lúgok a disszociáció után pozitív fémiont és negatív hidroxiliont képeznek. Pozitív és negatív ionok, amelyek a sók, savak és bázisok vízben történő oldásával keletkeznek, elektromos áramot hordoznak az oldaton keresztül.
Ha tartalmazó oldat ionokat helyezni két fémlemezt, és ehhez csatlakozó újratölthető akkumulátorral DC, a pozitív ionok - kationok - azonnal elkezd mozogni, hogy a negatív elektród, amely az úgynevezett a katód, míg a negatív ionok - anionok - a fej a pozitív kapcsa - anód . Az elektródon található anionok adják negatív töltéseiket - elektronokat (e) - és lemerülnek. Ugyanakkor a kationok is lemerülnek, miután elektronokat kaptak az elektróduktól. Helyüket azonnal új ionok foglalják el, és egy elektromos áram folyik át a megoldáson. Minél több ion van a megoldásban, annál jobb áthalad az elektromos áramon és annál inkább az ilyen elektromos megoldás elektromos vezetőképessége.
Sok ionhoz nem elég sok anyag feloldása. Szükséges, hogy a só, a sav vagy a bázis az ionokba bomlanak le, vagyis jól disszociálnak. Vannak kémiai vegyületek, amelyek nagyon jól disszociálódnak, és az oldott anyag szinte minden molekulája ionokra bomlik. De vannak olyanok is, amelyek rosszul disszociálnak: az összes oldott molekuláknak csak nagyon kis része szakad el az ionokká, és a maradék disszociált molekulák formájában marad.
A felbomlott molekulák számának az összes oldott molekulák számához viszonyított arányát disszociáció mértékének nevezik. Minél alacsonyabb a disszociáció mértéke, annál rosszabb a megoldás elektromos vezetőképessége.
A rossz elektromos vezetőképességű vegyületekhez tartozik a desztillált víz is. Becslések szerint 10 millió vízmolekula iononként bomlik
csak egy molekulát képezve, amely egy pozitív töltésű hidrogéniont (H +) és egy negatív töltésű hidroxiliont (OH) tartalmaz. Nyilvánvaló, hogy ilyen kis disszociációval a desztillált víz elektromos vezetőképessége teljesen elhanyagolható, és nem használható elektrolízis céljára. Ezért van szükség savanyított vagy lúgosított vízre ahhoz, hogy oxigént kapjon a vízből.
Már tudjuk, hogy a vízben levő sav hidrogénionokká és savmaradékká disszociálódik, és alkálifémiont képez a fémionok és a hidroxilionok között. Természetes lenne feltételezni, hogy kénsavval megsavanyított oldatban a hidrogénionok a katódon és az anódon lévő SO4-ionok után kerülnek kibocsátásra. A kibocsátott hidrogénionok atomokká válnak, amelyek párosításukkor hidrogénmolekulát és SO4-ionokat adnak. felhagyva az elektróda töltésével, az SO4 töltés nélküli savgyökök formájában átadja az oldatot. Vízzel kombinálva ez a gyökök kénsavat és oxigént képeznek.
Az ember azt feltételezheti, hogy lúgos oldatokban a nátriumionok a katódon kiürülnek és nátrium-atomokba juttatják, amelyek vízzel kombinálva lúgot és hidrogént adnak. Az anódnál a hidroxilionok, az elektronuk elvesztése után párosokká alakulnak, alkotnak vizet a gyökökből, oxigént szabadítanak fel.
Azonban a valóságban savas és lúgos oldatokban az oxigén és a hidrogén kialakulása másképp fordul elő.
Annak ellenére, hogy lúgos oldatokban sok nátriumion és kevés hidrogénion van, a hidrogénionok elsősorban a katódon leadódnak.
A megoldások savanyítjuk kénsavval az anódon kiürítjük elsősorban hidroxil ionokat kapunk a disszociációs a víz helyett a SO4 ionok sokkal nagyobb. Ez azért van így, mert a hidrogén vagy a hidroxilionok kisülése könnyebb, mint a nátrium vagy az SO4. Ezért, lúgos oldatok, amelyek általánosan használt a víz elektrolízisével a katód kisülés elsősorban hidrogén ionok az anódon és - hidroxil ionokat. Amint ezek az ionok lemerülnek, új ionok jönnek létre azonnal a vízmolekulák disszociációja miatt.
Így az oxigén és a hidrogén elektrolitikus előállítása során csak víz fogyasztódik. Egy liter víz körülbelül 1360 liter hidrogént és 680 liter oxigént tartalmaz.
A tanár útmutatása és az óvintézkedések betartása mellett lehetőség nyílik arra, hogy kísérletet tegyünk arról, hogy a víz hogyan bomlik.
Tegyen egy üveget egy széles nyakkal, és töltse fel a 20% -os vizes alkáli oldat kétharmadával. Zárja le szorosan a palackot egy dugóval, amelybe két vékony fémlemezzel ellátott nikkelhuzal kerül beillesztésre. A dugó közepén helyezze be a hajlított üvegcső rövidített végét, amelyen keresztül a gázok el fognak menekülni. A cső második, hosszú végét egy csésze vízbe engedjük le, hogy a kísérlet során a levegő ne kerüljön bele. Csatlakoztassa az elektródák felső végéhez egy egyenáramot egy kétvoltos akkumulátorról. Az oldat alatti elektródok azonnal megjelennek gázbuborékok. Ez oxigén és hidrogén, amely összekeveréskor gázt képez.
Emlékezzünk erre a gázkeverékre. Ha tűz van, könnyen felrobban.
Ezért a bank a tűzzel szemben veszélyes.
Annak érdekében, hogy oxigén és hidrogén alakuljon ki a bankban, először egy csésze tiszta vizet egy kis gázzal fújjon, majd cserélje ki egy csésze szappanos vízzel.
Szappanbuborékok jönnek létre, amelyeket csörgő gázzal töltenek meg. Egyszerű robbanás lesz.
A buborék robbanó keverék volt - egy térfogatnyi oxigén és két térfogat hidrogén elegye.
Eddig csak bontottuk a vizet, de nem választottuk el a keletkező gázokat, és nem kaptunk oxigént.
Ossza meg a kapcsolatot a barátaival