كيفية جعل الماء من الهيدروجين والأكسجين

الماء هو الاسم الشائع أول أكسيد هيدروجين أو H₂سين. يتم إنتاج الجزيء من العديد من التفاعلات الكيميائية ، بما في ذلك تفاعل التوليف من عناصره والهيدروجين والأكسجين. المعادلة الكيميائية المتوازنة للتفاعل هي:

2 ساعة₂ + يا₂ → 2 هـ₂يا

من الناحية النظرية ، من السهل الحصول على الماء غاز الهيدروجين وغاز الأكسجين. امزج الغازين معًا ، وأضف شرارة أو حرارة كافية لتوفير طاقة التنشيط لبدء التفاعل ، وقم بإجراء ماء فوري. مجرد خلط الغازين في درجة حرارة الغرفة ، مع ذلك ، لن يفعل أي شيء ، مثل جزيئات الهيدروجين والأكسجين في الهواء لا تشكل الماء تلقائيًا.

يجب توفير الطاقة لكسر الروابط التساهمية التي تحمل H₂ و O₂ جزيئات معا. بعد ذلك تكون الكاتيونات الهيدروجينية وأنيونات الأكسجين حرة في التفاعل مع بعضها البعض ، وهو ما تفعله بسبب اختلافاتها في الكهروسالبية. عندما يتم إعادة تكوين الروابط الكيميائية لتكوين الماء ، يتم إطلاق طاقة إضافية ، مما يؤدي إلى انتشار التفاعل. رد الفعل الصافي طارد للحرارة للغايةبمعنى رد فعل يرافقه إطلاق الحرارة.

أحد مظاهر الكيمياء الشائعة هو ملء بالون صغير بالهيدروجين والأكسجين ولمس البالون - من مسافة بعيدة وخلف درع الأمان - بجبيرة محترقة. الاختلاف الأكثر أمانًا هو ملء البالون بغاز الهيدروجين وإشعال البالون في الهواء. يتفاعل الأكسجين المحدود في الهواء لتكوين الماء ولكن في تفاعل أكثر تحكمًا.

وهناك دليل آخر سهل وهو فقاعات الهيدروجين في الماء والصابون لتشكيل فقاعات غاز الهيدروجين. تطفو الفقاعات لأنها أخف من الهواء. يمكن استخدام أخف مقبض طويل أو جبيرة مشتعلة في نهاية عصا القياس لإشعالها لتكوين الماء. يمكنك استخدام الهيدروجين من خزان غاز مضغوط أو من أي من التفاعلات الكيميائية العديدة (على سبيل المثال ، تفاعل الحمض مع المعدن).

مهما فعلت ، فمن الأفضل ارتداء واقي الأذن والحفاظ على مسافة آمنة من التفاعل. ابدأ بشكل صغير حتى تعرف ما تتوقعه.

كيميائي فرنسي أنطوان لوران لافوازييه يدعى الهيدروجين ، اليوناني ل "تكوين الماء" ، بناء على تفاعله مع الأكسجين ، عنصر آخر يدعى لافوازييه ، يعني "منتج حمض". كان لافوازييه مفتونًا بردود الاحتراق. ابتكر جهازًا لتكوين الماء من الهيدروجين والأكسجين لمراقبة التفاعل. بشكل أساسي ، استخدم إعداده وعاءين جرسين - أحدهما للهيدروجين والآخر للأكسجين - يتغذى في حاوية منفصلة. بدأت آلية شرارة التفاعل وتشكيل الماء.

يمكنك بناء جهاز بنفس الطريقة طالما كنت حريصًا على التحكم في معدل تدفق الأكسجين والهيدروجين حتى لا تحاول تكوين الكثير من الماء في وقت واحد. يجب عليك أيضًا استخدام حاوية مقاومة للحرارة والصدمات.

بينما كان علماء آخرون في ذلك الوقت على دراية بعملية تكوين الماء من الهيدروجين والأكسجين ، اكتشف لافوازييه دور الأكسجين في الاحتراق. وقد دحضت دراسته في النهاية نظرية phlogiston ، التي اقترحت أن عنصرًا شبيهًا بالنار يسمى اللاهوب مادة كيميائية تم تحريره من المادة أثناء الاحتراق.

أظهر لافوازييه أن الغاز يجب أن يكون لديه كتلة ليحدث الاحتراق وأنه تم الحفاظ على الكتلة بعد التفاعل. كان تفاعل الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الماء بمثابة تفاعل أكسدة ممتاز للدراسة لأن كل كتلة الماء تقريبًا تأتي من الأكسجين.

أ تقرير الأمم المتحدة لعام 2006 تشير التقديرات إلى أن 20 بالمائة من الناس على هذا الكوكب لا يحصلون على مياه الشرب النظيفة. إذا كان من الصعب جدًا تنقية المياه أو تحلية مياه البحر ، فقد تتساءل لماذا لا نصنع الماء من عناصره فقط. السبب؟ في كلمة - بووم!

يتسبب تفاعل الهيدروجين والأكسجين في حرق غاز الهيدروجين بشكل أساسي ، إلا أنه بدلاً من استخدام الكمية المحدودة من الأكسجين في الهواء ، فأنت تغذي النار. أثناء الاحتراق ، يضاف الأكسجين إلى الجزيء الذي ينتج الماء في هذا التفاعل. يطلق الاحتراق أيضًا الكثير من الطاقة. يتم إنتاج الحرارة والضوء بسرعة كبيرة بحيث تتوسع موجة الصدمة إلى الخارج.

في الأساس ، لديك انفجار. كلما زادت كمية الماء التي تصنعها مرة واحدة ، زاد الانفجار. يعمل على إطلاق الصواريخ ، لكنك شاهدت مقاطع فيديو حيث حدث خطأ فادح. إن انفجار هيندنبورغ هو مثال آخر على ما يحدث عندما يجتمع الكثير من الهيدروجين والأكسجين.

لذا ، يمكننا أن نصنع الماء من الهيدروجين والأكسجين ، وكثيرا ما يفعله الكيميائيون والمربون - بكميات صغيرة. ليس من العملي استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع بسبب المخاطر ولأنها مكلفة للغاية لتنقية الهيدروجين و الأكسجين لتغذية التفاعل مما هو لجعل الماء باستخدام طرق أخرى ، لتنقية المياه الملوثة ، أو لتكثيف بخار الماء من الهواء.