Hur man gör vatten från väte och syre

Vatten är det vanliga namnet på vatten eller H₂O. Molekylen produceras från många kemiska reaktioner, inklusive syntesreaktionen från dess element, väte och syre. Den balanserade kemiska ekvationen för reaktionen är:

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

I teorin är det lätt att göra vatten från vätgas och syrgas. Blanda de två gaserna tillsammans, tillsätt en gnista eller tillräckligt med värme för att ge aktiveringsenergin för att starta reaktionen, och presto - omedelbart vatten. Att bara blanda de två gaserna vid rumstemperatur kommer dock inte att göra någonting, som väte och syre molekyler i luften inte spontant bildar vatten.

Energi måste tillföras för att bryta de kovalenta bindningarna som håller H₂ och O₂ molekyler tillsammans. Vätekatjonerna och syrejonerna är då fria att reagera med varandra, vilket de gör på grund av deras elektronegativitetsskillnader. När de kemiska bindningarna återformas till vatten, frigörs ytterligare energi, vilket sprider reaktionen. Nettoreaktionen är mycket exoterm, vilket betyder en reaktion som åtföljs av frisläppandet av värme.

En vanlig kemi-demonstration är att fylla en liten ballong med väte och syre och att röra vid ballongen - på avstånd och bakom en säkerhetssköld - med en brinnande splint. En säkrare variation är att fylla en ballong med vätgas och att tända ballongen i luften. Det begränsade syre i luften reagerar för att bilda vatten men i en mer kontrollerad reaktion.

Ytterligare en enkel demonstration är att bubbla väte i tvålvatten för att bilda vätgasgasbubblor. Bubblorna flyter eftersom de är lättare än luft. En långhanterad tändare eller brinnande skena i slutet av en meterpinne kan användas för att tända dem för att bilda vatten. Du kan använda väte från en komprimerad tank eller från någon av flera kemiska reaktioner (t.ex. reagera syra med metall).

Men hur du gör reaktionen är det bäst att bära öronskydd och hålla ett säkert avstånd från reaktionen. Börja litet, så att du vet vad du kan förvänta dig.

Fransk kemist Antoine Laurent Lavoisier heter väte, grekiskt för "vattenbildande", baserat på dess reaktion med syre, ett annat element som Lavoisier heter, vilket betyder "syraproducent." Lavoisier var fascinerad av förbränningsreaktioner. Han utvecklade en apparat för att bilda vatten från väte och syre för att observera reaktionen. I huvudsak använde hans installation två klockburkar - en för väte och en för syre - som matades in i en separat behållare. En gnistmekanism initierade reaktionen och bildade vatten.

Du kan konstruera en apparat på samma sätt så länge du är noga med att kontrollera flödet av syre och väte så att du inte försöker bilda för mycket vatten på en gång. Du bör också använda en värme- och stötsäker behållare.

Medan andra tidens forskare var bekanta med processen att bilda vatten från väte och syre, upptäckte Lavoisier rollen som syre i förbränningen. Hans studier motgav så småningom phlogiston-teorin, som hade föreslagit att ett eldliknande element kallades flogiston släpptes från materien under förbränningen.

Lavoisier visade att en gas måste ha massa för att förbränning skulle inträffa och att massan bevarades efter reaktionen. Att reagera väte och syre för att producera vatten var en utmärkt oxidationsreaktion att studera eftersom nästan all massa vatten kommer från syre.

EN 2006 års rapport från FN uppskattade att 20 procent av människorna på planeten inte har tillgång till rent dricksvatten. Om det är så svårt att rena vatten eller avsaltning av havsvatten, undrar du kanske varför vi inte bara gör vatten från dess element. Anledningen? Med ett ord — BOOM!

Att reagera väte och syre brinner i grund och botten vätgas, förutom snarare än att använda den begränsade mängden syre i luften, matar du elden. Under förbränning tillsätts syre till en molekyl, som producerar vatten i denna reaktion. Förbränning frigör också mycket energi. Värme och ljus produceras så snabbt att en chockvåg expanderar utåt.

I grund och botten har du en explosion. Ju mer vatten du gör på en gång, desto större är explosionen. Det fungerar för att lansera raketer, men du har sett videor där det gick hemskt fel. Hindenburg-explosionen är ett annat exempel på vad som händer när mycket väte och syre träffas.

Så vi kan göra vatten av väte och syre, och kemister och lärare gör det ofta - i små mängder. Det är inte praktiskt att använda metoden i stor skala på grund av riskerna och eftersom det är mycket dyrare att rena väte och syre för att mata reaktionen än att göra vatten med andra metoder, för att rena förorenat vatten eller kondensera vattenånga från luft.