Cum este procesul de descompunere a apei prin curent electric

Apa distilată, aproape nepoluantă, conduce un curent electric.

Are o mare rezistență. De exemplu, rezistența unui centimetru cub de apă dublu distilată egală cu rezistența de sârmă de cupru secțiune transversală în milimetru pătrat, a cărei lungime este de cca 200 mii de kilometri. Cu această cantitate de cablu, puteți conecta Moscova și Vladivostok de peste 20 de ori. Apa distilată nu este adecvată pentru electroliză. Avem nevoie de apă care ar conduce bine electricitatea, adică ar fi conductivă electrică.







Pentru a face apa conductivă, trebuie să se dizolve câteva săruri, acid sau bază, care dau ioni.

Majoritatea compușilor chimici, dizolvați în apă, se prăbușesc în părți care dobândesc o sarcină în același timp. Particulele încărcate rezultate sunt numite ioni, iar descompunerea materiei în ioni este disocierea electrolitică.

sare obișnuită (NaCl), când se dizolvă în apă, se descompune în ioni de sodiu (Na +), încărcat pozitiv și clor ion (Cl -), încărcat negativ. Ioni de sodiu și clor, având doar o încărcătură, se numesc ioni monovalenți. Ioni care au două sau trei sarcini se numesc două sau trei valențe. Ca un exemplu de ion bivalent se poate menționa ionul de calciu (Ca). Clorura de calciu (CaCl2), disociată în ioni, dă doi ioni monovalenți de clor negativi (2Cl)

și un ion divalent de calciu (Ca) încărcat pozitiv. Fier triclorură (FeCl3) în disocierea în ioni dă trei monovalent negativ clor ion (3Cl -) și un ion pozitiv de fier trivalent (Fe +++).

Astfel, imaginea încărcată negativ ioni, numite anioni și ioni încărcați pozitiv în disocierea electrolitică a sării - cationi.

Acizii disociază pentru a forma un ion de hidrogen încărcat pozitiv și un reziduu acid încărcat negativ. Acid sulfuric (SO4 H2) se imparte in doi ioni de hidrogen încărcați pozitiv (2H +) și un rest de acid - anioni (SO4 -), având două sarcini negative.

Alcalinele la disociere formează un ion metalic pozitiv și un ion hidroxil negativ. Ionii pozitivi și negativi, formați prin dizolvarea în apă a sărurilor, acizilor și a bazelor, poartă un curent electric prin soluție.

În cazul în care o soluție care conține ioni de a plasa două plăci metalice și conectate la acesta printr-o baterie reîncărcabilă DC, ionii pozitivi - cationi - începe imediat să se deplaseze la electrodul negativ, care se numește catod, iar ionii negativi - anioni - cap la borna pozitivă - anod . Sunt anioni la electrod îi va da taxele lor negative - electroni (e) - și evacuate. În același timp, cationii se vor descărca de asemenea, după ce au primit electroni de la electrodul lor. Locurile lor sunt imediat ocupate de ioni noi, iar un curent electric începe să curgă prin soluție. Cu cat mai multe ioni în soluție, cu atât mai bine va trece prin curentul electric și o mai mare conductivitatea electrică a soluției.







Pentru a obține o mulțime de ioni, nu este suficient să se dizolve o mulțime de materie. Este necesar ca sarea, acidul sau baza preluată să se destrame bine în ioni, adică să disocieze bine. Există compuși chimici care se disociază foarte bine și aproape toate moleculele substanței dizolvate se descompun în ioni. Dar există cei care se disocieze rău: doar o foarte mică parte din toate moleculele dizolvate disociază în ioni, iar restul să rămână sub formă de molecule nedisociate.

Raportul dintre numărul de molecule descompuse și numărul total al moleculelor dizolvate se numește gradul de disociere. Cu cât gradul de disociere este mai mic, cu atât este mai redusă conductivitatea electrică a soluției.

Pentru compușii cu conductivitate electrică scăzută, se include apă distilată. Se estimează că din 10 milioane de molecule de apă per ion se descompun

doar o moleculă, formând un ion de hidrogen încărcat pozitiv (H +) și un ion hidroxilic încărcat (OH) negativ. Este clar că, la o astfel de disociere distilată conductivitate scăzută de apă pentru a fi destul de neglijabil și nu poate fi utilizat pentru electroliză. De aceea, este necesară o apă acidificată sau alcalină pentru a obține oxigen din apă.

Știm deja că acidul în apă disociază în ioni de hidrogen și reziduuri acide, și ioni alcalini în metale și ioni de hidroxil. Ar fi firesc să ne așteptăm ca soluția acidulată cu acid sulfuric, sunt evacuate la ionii de hidrogen catod la anod și - ioni SO4. Ioniții de hidrogen, evacuați, vor trece în atomi, care, combinate în perechi, vor da o moleculă de hidrogen și ioni de SO4. renunțând la încărcarea sa la electrod, va trece în soluție sub forma unui radical radicular neoxidat SO4. Când este combinat cu apă, acest radical formează acid sulfuric și oxigen.

Ar fi de așteptat ca soluții alcaline, ionii de sodiu sunt evacuate la catod, trecând un atom de sodiu, care se combină cu apă, se va da alcalii și hidrogen. La anod, ionii de hidroxil, pierzându-i electronii, se combină în perechi, formând apă de la radicali, eliberând oxigenul.

Totuși, în soluții acide și alcaline, formarea oxigenului și a hidrogenului are loc diferit.

În ciuda faptului că în soluțiile alcaline există o mulțime de ioni de sodiu și câțiva ioni de hidrogen, ionii de hidrogen sunt descărcați în primul rând la catod.

În soluțiile acidifiat cu acid sulfuric la anod sunt evacuate ionii hidroxil sunt în principal obținute pentru disocierea apei în locul ionilor SO4 sunt mult mai mari. Acest lucru se datorează faptului că deversarea ionilor de hidrogen sau hidroxil este mai ușoară decât cea a sodiului sau SO4. Prin urmare, în soluțiile alcaline, care sunt utilizate în mod obișnuit pentru electroliza apelor, în mod obișnuit sunt evacuați ionii de hidrogen la catod și ionii de hidroxid de la anod. De îndată ce acești ioni sunt evacuați, se formează imediat ioni noi datorită disocierii moleculelor de apă.

Astfel, în producția electrolitică de oxigen și hidrogen, se consumă numai apă. Un litru de apă oferă aproximativ 1360 de litri de hidrogen și 680 de litri de oxigen.

Sub îndrumarea profesorului și respectarea precauțiilor, este posibil să se facă un experiment care să arate cum se descompune apa.

Luați un borcan cu gât larg și umpleți-l cu două treimi din soluția apoasă de 20% alcalină. Închideți borcanul strâns cu un dop, în care sunt inserate două fire de nichel cu plăci mici la capete - electrozi. În mijlocul ștecherului, introduceți capătul scurt al tubului din sticlă îndoit, prin care gazele vor scăpa. Al doilea capăt lung al tubului este coborât într-o ceașcă de apă, astfel încât aerul să nu intre în el în timpul experimentului. Conectați la capetele superioare ale electrozilor un curent direct de la o baterie de doi volți. Electrozii sub soluție prezintă imediat bule de gaz. Acesta este oxigenul și hidrogenul, care, când sunt amestecate, formează un gaz.

Să ne amintim de proprietatea acestui amestec de gaze. Dacă este aprinsă, explodează cu ușurință.

Prin urmare, apropierea băncii de foc este periculoasă.

Pentru a vă asigura că banca a format oxigen și hidrogen, trece prin prima ceașcă de gaz câteva cu apă curată și apoi se pune în locul ei o cană cu apă cu săpun.

Bulele de săpun sunt formate, umplute cu gaz zgomotos. Va fi o explozie ușoară.

În bule a fost un amestec exploziv - un amestec de un volum de oxigen cu două volume de hidrogen.

Până acum am descompus apa, dar nu am separat gazele formate și nu am primit oxigen.

Distribuiți un link cu prietenii







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: