Voda je všeobecný názov pre oxid uhoľnatý alebo H2O. Molekula je produkovaná mnohými chemickými reakciami, vrátane syntéznej reakcie z jej prvkov, vodíka a kyslíka. Vyvážená chemická rovnica pre reakciu je:
2H2 + O2 → 2 H2O
Ako si vyrobiť vodu
Teoreticky je ľahké pripraviť vodu vodíkový plyn a kyslíkový plyn. Zmiešajte dva plyny spolu, pridajte iskru alebo dostatočné množstvo tepla, aby ste dostali aktivačnú energiu na spustenie reakcie a pripravte okamžitú vodu. Samotné zmiešanie týchto dvoch plynov pri izbovej teplote však nič neurobí, pretože molekuly vodíka a kyslíka vo vzduchu spontánne nevytvárajú vodu.
Na prerušenie kovalentných väzieb, ktoré obsahujú H, sa musí dodať energia2 a O2 molekuly dohromady. Vodíkové katióny a kyslíkové anióny potom môžu voľne reagovať, čo robia kvôli svojim rozdielom v elektronovej aktivite. Keď sa chemické väzby znovu vytvoria na vodu, uvoľní sa ďalšia energia, ktorá propaguje reakciu. Čistá reakcia je vysoko exotermický, čo znamená reakciu sprevádzanú uvoľňovaním tepla.
Dve ukážky
Jednou z bežných demonštrácií chémie je vyplniť malý balón vodíkom a kyslíkom a dotknúť sa balón - z diaľky a za bezpečnostným štítom - horiacou dlahou. Bezpečnejšou variáciou je naplniť balón plynným vodíkom a zapáliť balón vo vzduchu. Obmedzený kyslík vo vzduchu reaguje na vodu, ale v kontrolovanejšej reakcii.
Ešte ďalšou ľahkou demonštráciou je bublinkovanie vodíka do mydlovej vody za vzniku bublín plynného vodíka. Bubliny vznášajú, pretože sú ľahšie ako vzduch. Zapaľovač s dlhou manipuláciou alebo horiaca dlaha na konci meracej tyčinky sa môže použiť na zapálenie vody. Môžete použiť vodík z nádrže na stlačený plyn alebo z niektorá z niekoľkých chemických reakcií (napr. reakcia kyseliny s kovom).
Ak však robíte reakciu, je najlepšie nosiť ochranu sluchu a udržiavať bezpečnú vzdialenosť od reakcie. Začnite malé, aby ste vedeli, čo môžete očakávať.
Pochopenie reakcie
Francúzsky chemik Antoine Laurent Lavoisier pomenovaný vodík, gréčtina pre „tvorbu vody“, založený na jeho reakcii s kyslíkom, ďalší prvok, ktorý Lavoisier nazval „producent kyseliny“. Lavoisiera fascinovali spaľovacie reakcie. Vymyslel prístroj na vytvorenie vody z vodíka a kyslíka na pozorovanie reakcie. V podstate jeho zostava používala dva zvončeky - jeden pre vodík a jeden pre kyslík - ktorý sa plnil do samostatnej nádoby. Reakcia vyvolala iskrivý mechanizmus a vytvorila vodu.
Prístroj môžete skonštruovať rovnakým spôsobom, pokiaľ budete opatrne regulovať prietok kyslíka a vodíka, aby ste sa nesnažili vytvárať príliš veľa vody naraz. Mali by ste tiež používať nádobu odolnú voči teplu a nárazom.
Úloha kyslíka
Zatiaľ čo iní vedci boli oboznámení s procesom tvorby vody z vodíka a kyslíka, Lavoisier objavil úlohu kyslíka v spaľovaní. Jeho štúdie nakoniec vyvrátili teóriu flogistónov, ktorá navrhovala, že sa volá prvok podobný ohňu phlogiston bol uvoľňovaný z hmoty počas spaľovania.
Lavoisier ukázal, že plyn musí mať hmotu, aby mohlo dôjsť k horeniu, a že hmota bola po reakcii konzervovaná. Reakcia vodíka a kyslíka na výrobu vody bola vynikajúcou oxidačnou reakciou na štúdium, pretože takmer všetka hmota vody pochádza z kyslíka.
Prečo nemôžeme len vyrobiť vodu?
Správa Organizácie Spojených národov za rok 2006 odhaduje sa, že 20 percent ľudí na planéte nemá prístup k čistej pitnej vode. Ak je tak ťažké vyčistiť vodu alebo odsoliť morskú vodu, možno by vás zaujímalo, prečo nevyrábame iba vodu z jej prvkov. Dôvod? Jedným slovom - BOOM!
Reakciou vodíka a kyslíka sa v zásade spaľuje plynný vodík, okrem toho, že namiesto toho, aby ste vo vzduchu používali obmedzené množstvo kyslíka, kŕmite ohňom. Počas spaľovania sa do molekuly pridáva kyslík, ktorý pri tejto reakcii vytvára vodu. Spaľovanie tiež uvoľňuje veľa energie. Teplo a svetlo sú produkované tak rýchlo, že rázová vlna sa rozširuje smerom von.
V podstate máte výbuch. Čím viac vody vytvoríte naraz, tým väčšia bude explózia. Funguje to na odpálenie rakiet, ale videli ste videá, kde sa to strašne pokazilo. Výbuch v Hindenburgu je ďalším príkladom toho, čo sa stane, keď sa spojí veľa vodíka a kyslíka.
Takže môžeme vyrobiť vodu z vodíka a kyslíka a chemici a pedagógovia to často robia - v malom množstve. Nie je praktické používať metódu vo veľkom meradle kvôli rizikám a pretože je oveľa drahšie čistenie vodíka a vodíka kyslík na privádzanie reakcie, ako je príprava vody pomocou iných metód, čistenie znečistenej vody alebo kondenzácia vodnej pary z air.