Apa este numele comun pentru monoxidului 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 gaz hidrogen și gaz de oxigen. Amestecă cele două gaze împreună, adaugă o scânteie sau o căldură suficientă pentru a furniza 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 apă.
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 exotermice, 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 pâlpâie 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 de la oricare dintre mai multe reacții chimice (de exemplu, reacția acidului cu metalul).
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
Chimist francez Antoine Laurent Lavoisier numit hidrogen, grecesc pentru „formarea apei”, bazat pe reacția sa cu oxigenul, un alt nume 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 se alimentează într-un recipient separat. Un mecanism de scânteie a inițiat reacția, formând apă.
Puteți construi un aparat la fel, atâta timp cât sunteți atenți 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. În cele din urmă, studiile sale au respins teoria phlogistonului, care propusese să se numească un element asemănător unui foc phlogiston 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?
A Raportul 2006 al Organizației Națiunilor Unite a estimat că 20 la sută 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? Cu un cuvânt - BOOM!
Reactivarea hidrogenului și a oxigenului este, în principiu, să arzi gazul de hidrogen, cu excepția cazului 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 repede 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 ai văzut videoclipuri în care asta a mers grozav. Explozia de la Hindenburg este un alt exemplu de ceea ce se întâmplă când o mulțime de hidrogen și oxigen se reunesc.
Deci, putem face apă din hidrogen și oxigen, iar chimistii și educatorii o fac adesea - în cantități mici. Nu este practic să folosiți metoda la scară largă din cauza riscurilor și pentru că este mult mai scump să purificați hidrogenul și oxigen pentru a alimenta reacția decât este să facă apă folosind alte metode, pentru a purifica apa contaminată sau pentru a condensa vaporii de apă din aer.