Voda je obecný název pro dihydrogen monoxid nebo H2Ó. Molekula je produkována četnými chemickými reakcemi, včetně syntézní reakce z jejích prvků, vodíku a kyslíku. Vyvážená chemická rovnice pro reakci je:
2 H2 + O2 → 2 H2Ó
Jak si vyrobit vodu
Teoreticky je snadné vyrobit vodu vodíkový plyn a kyslíkový plyn. Smíchejte oba plyny dohromady, přidejte jiskru nebo dostatečné teplo, abyste zajistili aktivační energii pro zahájení reakce a připravte okamžitou vodu. Pouhé smíchání těchto dvou plynů při pokojové teplotě však nic neudělá, protože molekuly vodíku a kyslíku ve vzduchu samovolně netvoří vodu.
Energie musí být dodána, aby se rozbily kovalentní vazby, které drží H2 a O2 molekuly dohromady. Vodíkové kationty a kyslíkové anionty pak mohou volně reagovat mezi sebou, což dělají kvůli svým rozdílům v elektronegativitě. Když se chemické vazby znovu vytvoří za vzniku vody, uvolní se další energie, která šíří reakci. Čistá reakce je vysoce exotermní, což znamená reakci, která je doprovázena uvolňováním tepla.
Dvě ukázky
Jednou z běžných chemických ukázek je naplnění malého balíku vodíkem a kyslíkem a dotknout se balónu - z dálky a za bezpečnostním štítem - hořící dlahou. Bezpečnější variantou je naplnění balíku vodíkovým plynem a zapálení balónu ve vzduchu. Omezený kyslík ve vzduchu reaguje za vzniku vody, ale ve více kontrolované reakci.
Další snadnou demonstrací je zavádění vodíku do mýdlové vody za vzniku bublin vodíkových plynů. Bubliny se vznášejí, protože jsou lehčí než vzduch. Zapalovač s dlouhou manipulací nebo hořící dlaha na konci měřicí tyčinky lze použít k zapálení vody. Můžete použít vodík z nádrže na stlačený plyn nebo z některá z několika chemických reakcí (např. reakce kyseliny s kovem).
Reakci však provádíte nejlépe, je nejlepší nosit ochranu sluchu a udržovat bezpečnou vzdálenost od reakce. Začněte malé, abyste věděli, co očekávat.
Pochopení reakce
Francouzský chemik Antoine Laurent Lavoisier pojmenovaný vodík, řecký pro „vodu tvořící“, založený na jeho reakci s kyslíkem, další prvek, který Lavoisier nazval „producent kyseliny“. Lavoisiera fascinovaly spalovací reakce. Vymyslel přístroj, aby vytvořil vodu z vodíku a kyslíku, aby sledoval reakci. Jeho sestava v zásadě používala dvě zvonice - jednu pro vodík a druhou pro kyslík - které se přiváděly do samostatné nádoby. Reakce vyvolala jiskřící mechanismus a vytvořila vodu.
Přístroj můžete konstruovat stejným způsobem, pokud budete pečlivě kontrolovat průtok kyslíku a vodíku, abyste se nepokoušeli vytvořit příliš mnoho vody najednou. Také byste měli používat nádobu odolnou proti teplu a nárazům.
Úloha kyslíku
Zatímco jiní vědci té doby byli obeznámeni s procesem vytváření vody z vodíku a kyslíku, Lavoisier objevil roli kyslíku ve spalování. Jeho studia nakonec vyvrátila flogistonovou teorii, která navrhovala, aby se volal ohnivý prvek phlogiston byl uvolňován z hmoty během spalování.
Lavoisier ukázal, že plyn musí mít hmotu pro spalování a že hmota byla po reakci zachována. Reakce vodíku a kyslíku na výrobu vody byla vynikající oxidační reakcí ke studiu, protože téměř veškerá hmotnost vody pochází z kyslíku.
Proč nemůžeme jen udělat vodu?
A Zpráva Organizace spojených národů za rok 2006 odhaduje se, že 20 procent lidí na planetě nemá přístup k čisté pitné vodě. Pokud je tak obtížné čistit vodu nebo odsolovat mořskou vodu, možná by vás zajímalo, proč nevyrábíme pouze vodu z jejích prvků. Důvod? Jedním slovem - BOOM!
Reakcí vodíku a kyslíku se v zásadě spaluje plynný vodík, kromě toho, že nepoužíváte omezené množství kyslíku ve vzduchu, napájíte oheň. Během spalování je do molekuly přidáván kyslík, který při této reakci vytváří vodu. Spalování také uvolňuje hodně energie. Teplo a světlo jsou produkovány tak rychle, že rázová vlna expanduje směrem ven.
V podstatě máte výbuch. Čím více vody vytvoříte najednou, tím větší bude exploze. Funguje to pro odpálení raket, ale viděli jste videa, kde se to strašně pokazilo. Exploze v Hindenburgu je dalším příkladem toho, co se stane, když se spojí velké množství vodíku a kyslíku.
Můžeme tedy vyrobit vodu z vodíku a kyslíku a chemici a vychovatelé to často dělají - v malém množství. Není praktické používat metodu ve velkém měřítku kvůli rizikům a protože je mnohem dražší čistit vodík a kyslík k reakci reakce, než je k tomu, aby se voda použila jinými metodami, čistila kontaminovanou vodu nebo kondenzovala vodní páru z vzduch.