Elektroliza wody: co wiemy na ten temat

Wielu z nas prawdopodobnie uwielbiało eksperymenty przeprowadzane na szkolnych lekcjach chemii. Zawsze ciekawe jest, w jaki sposób różne substancje wchodzą ze sobą w interakcje i co z tego wynika. I coś takiego jak elektroliza wody, niektórzy eksperymentatorzy z powodzeniem powtarzają w domu. Jak wiadomo, proces ten prowadzi do uwolnienia tlenu i wodoru. Ale jak dokładnie to wszystko się dzieje? Dlaczego potrzebujemy elektrolizy wody i jakie są jej perspektywy? Zajmijmy się tym bardziej szczegółowo.

Jak działa elektroliza wody

Jeśli weźmiesz konwencjonalny zasilacz, podłącz pręty grafitowe do słupów i zanurz je w wodzie wodociągowej, przez które przepływa prąd stały, w cieczy zaczną się pojawiać różne reakcje elektrochemiczne. Ich aktywność zależy od napięcia i obecności różnych soli w wodzie. Jeśli weźmiemy pod uwagę elektrolizę wody w domu przy użyciu konwencjonalnej soli kuchennej, to w najbardziej uproszczonej formie można wyróżnić kilka niezależnych procesów.

Proces elektrochemiczny

Polega ona na tym, że tlen uwalniany jest na anodzie - i w tym momencie ciecz jest zakwaszana, a na katodzie - wodór - i ciecz jest tu alkalizowana. Ale to nie wszystko. Jeśli użyjesz specjalnych elektrod, elektroliza wody pozwoli uzyskać ozon na biegunie ujemnym i na biegunie dodatnim nadtlenek wodoru. W kompozycji świeżej (nie woda destylowana) Zawsze są sole mineralne - chlorki, siarczany, węglany. Gdy elektroliza wody występuje, biorą również udział w reakcjach. Na przykład, kiedy prąd stały zaczyna przepływać przez wodę z rozpuszczoną solą kuchenną, na anodzie zaczyna powstawać chlor - i tutaj woda jest zakwaszana, a na katodzie powstaje wodorotlenek sodu - i woda jest alkalizowana. Taka reakcja jest przejściowa, a pojawiające się pierwiastki chemiczne zaczynają ponownie oddziaływać ze sobą. W rezultacie wkrótce pojawi się podchloryn sodu - 2NaOCl. O to samo dzieje się z chlorki potasu i wapń. Jak widzimy, w wyniku dekompozycji świeża woda powstaje mieszanina silnych utleniaczy: ozon, tlen, podchloryn sodu i nadtlenek wodoru.

Proces elektromagnetyczny

Polega ona na tym, że cząsteczki wody są zorientowane równolegle do ruchu prądu tak, że ich część wodorowa (ze znakiem "+") jest przyciągana do katody, a część tlenowa (ze znakiem "-") do anody. Wpływ na nie jest tak silny, że prowadzi do osłabienia, a czasem do zerwania wiązań wodorowych. W rezultacie powstaje tlen atomowy, który wpływa na zmniejszenie twardości wody. Utlenia jony wapnia w tlenek (Ca ⁺ + O → CaO), który z kolei łączy się z wodą i tworzy odpowiedni hydrat: CaO + H2O → Ca (OH) ₂ .

Proces kawitacji

Zapadanie się mikroskopijnych pęcherzyków wodoru i tlenu, które powstają w wyniku elektrolizy, następuje wraz z uwolnieniem ogromnej energii, która niszczy cząsteczki wody tworzące ich ściany. W rezultacie pojawiają się jony i atomowe cząsteczki tlenu i wodoru, hydroksyl i inne substancje.

Aplikacja

Elektroliza wody ma wielką wartość praktyczną dla nowoczesnego przemysłu. Jest często używany do oczyszczania wody z różnych zanieczyszczeń. Jest to również prosty sposób wytwarzania wodoru. Ta ostatnia jest interesująca jako możliwa alternatywa dla konwencjonalnego paliwa. Obecnie naukowcy badają elektrolizę wody w osoczu, która jest znacznie bardziej skuteczna niż zwykle. Poza tym istnieje teoria, zgodnie z którą specjalne bakterie zdolne do wytworzenia małego prądu mogą być użyte do rozłożenia "eliksiru życia". Jak widać, elektroliza wody nie jest wcale tak prosta, jak się wydaje na początku, i można oczywiście oczekiwać, że dalsze jej badanie może doprowadzić do przejścia na paliwo wodorowe.