Wie man aus Wasserstoff und Sauerstoff Wasser macht

Wasser ist die gebräuchliche Bezeichnung für Dihydrogenmonoxid oder H₂O. Das Molekül wird aus zahlreichen chemischen Reaktionen hergestellt, einschließlich der Synthesereaktion aus seinen Elementen, Wasserstoff und Sauerstoff. Die ausgewogene chemische Gleichung für die Reaktion lautet:

2 H₂ + Ö₂ → 2 h₂Ö

Wie man Wasser macht

Theoretisch ist es einfach, Wasser aus Wasserstoffgas und Sauerstoffgas herzustellen. Mischen Sie die beiden Gase, fügen Sie einen Funken oder ausreichend Wärme hinzu, um die Aktivierungsenergie für den Start der Reaktion bereitzustellen, und geben Sie sofort Wasser. Das bloße Mischen der beiden Gase bei Raumtemperatur führt jedoch zu keiner Wirkung, da Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle in der Luft nicht spontan Wasser bilden.

Es muss Energie zugeführt werden, um die kovalenten Bindungen aufzubrechen, die H enthalten₂ und O₂ Moleküle zusammen. Die Wasserstoffkationen und Sauerstoffanionen können dann frei miteinander reagieren, was sie aufgrund ihrer Elektronegativitätsunterschiede tun. Wenn sich die chemischen Bindungen wieder zu Wasser bilden, wird zusätzliche Energie freigesetzt, die die Reaktion ausbreitet. Die Nettoreaktion ist stark exotherm, was eine Reaktion bedeutet, die von der Freisetzung von Wärme begleitet wird.

Zwei Demonstrationen

Eine gängige Demonstration der Chemie besteht darin, einen kleinen Ballon mit Wasserstoff und Sauerstoff zu füllen und den Ballon aus der Ferne und hinter einem Schutzschild mit einer brennenden Schiene zu berühren. Eine sicherere Variante besteht darin, einen Ballon mit Wasserstoffgas zu füllen und den Ballon in der Luft zu entzünden. Der begrenzte Sauerstoff in der Luft reagiert zu Wasser, jedoch in einer kontrollierten Reaktion.

Eine weitere einfache Demonstration besteht darin, Wasserstoff in Seifenwasser einzublasen, um Wasserstoffgasblasen zu bilden. Die Blasen schweben, weil sie leichter als Luft sind. Ein langstieliges Feuerzeug oder eine brennende Schiene am Ende eines Messstabs kann verwendet werden, um sie zu Wasser zu entzünden. Sie können Wasserstoff aus einem Druckgastank oder aus einer von mehreren chemischen Reaktionen (z. B. Reaktion von Säure mit Metall) verwenden..

Wie auch immer Sie reagieren, tragen Sie am besten einen Gehörschutz und halten Sie einen sicheren Abstand zur Reaktion ein. Fangen Sie klein an, damit Sie wissen, was Sie erwartet.

Die Reaktion verstehen

Der französische Chemiker Antoine Laurent Lavoisier nannte Wasserstoff, griechisch für "wasserbildend", basierend auf seiner Reaktion mit Sauerstoff, ein weiteres Element, das Lavoisier nannte und "Säureproduzent" bedeutet. Lavoisier war fasziniert von Verbrennungsreaktionen. Er entwickelte eine Apparatur zur Bildung von Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff, um die Reaktion zu beobachten. Im Wesentlichen verwendete sein Aufbau zwei Glockengläser - eines für Wasserstoff und eines für Sauerstoff -, die in einen separaten Behälter eingespeist wurden. Ein Funkenmechanismus löste die Reaktion aus und bildete Wasser.

Sie können einen Apparat auf die gleiche Weise bauen, solange Sie darauf achten, die Durchflussrate von Sauerstoff und Wasserstoff so zu steuern, dass Sie nicht versuchen, gleichzeitig zu viel Wasser zu bilden. Sie sollten auch einen hitze- und stoßfesten Behälter verwenden.

Rolle des Sauerstoffs

Während andere Wissenschaftler der Zeit mit dem Prozess der Wasserbildung aus Wasserstoff und Sauerstoff vertraut waren, entdeckte Lavoisier die Rolle von Sauerstoff bei der Verbrennung. Seine Studien widerlegten schließlich die Phlogiston-Theorie, die vorschlug, dass ein feuerartiges Element namens Phlogiston während der Verbrennung aus der Materie freigesetzt wurde.

Lavoisier zeigte, dass ein Gas Masse haben muss, damit eine Verbrennung stattfinden kann, und dass die Masse nach der Reaktion konserviert wurde. Die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zur Erzeugung von Wasser war eine hervorragende Oxidationsreaktion, da fast die gesamte Wassermasse aus Sauerstoff stammt.

Warum wir nicht einfach Wasser machen können?

Einem Bericht der Vereinten Nationen von 2006 zufolge haben 20 Prozent der Menschen auf der Erde keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Wenn es so schwierig ist, Wasser zu reinigen oder Meerwasser zu entsalzen, fragen Sie sich vielleicht, warum wir nicht nur Wasser aus seinen Elementen herstellen. Der Grund? In einem Wort-BOOM!

Bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff wird im Grunde genommen Wasserstoffgas verbrannt, außer dass Sie die begrenzte Menge an Sauerstoff in der Luft verbrauchen und das Feuer speisen. Während der Verbrennung wird einem Molekül Sauerstoff zugesetzt, der bei dieser Reaktion Wasser erzeugt. Die Verbrennung setzt auch viel Energie frei. Wärme und Licht entstehen so schnell, dass sich eine Stoßwelle nach außen ausbreitet.

Grundsätzlich hast du eine Explosion. Je mehr Wasser Sie auf einmal machen, desto größer ist die Explosion. Es funktioniert für das Abfeuern von Raketen, aber Sie haben Videos gesehen, bei denen das schrecklich schief gelaufen ist. Die Hindenburg-Explosion ist ein weiteres Beispiel dafür, was passiert, wenn viel Wasserstoff und Sauerstoff zusammenkommen.