Ako pripraviť vodík a kyslík vodou pomocou kyseliny octovej?

Pravdepodobne ste sa niekde počas cesty dozvedeli, že vodu tvorí kyslík a vodík. Namiesto toho, aby ste to niekomu povedali, môžete to sami sebe dokázať tak, že vodu rozdelíte späť na jej súčasti. Najbežnejšou technikou oddeľovania molekúl vody je elektrolýza. Napriek tomu, že elektrolýzu je možné vykonať pomocou domácich spotrebičov, kyselina octová (ocot) nepodporuje elektrolýzu dostatočne na to, aby vytvorila znateľné množstvo plynu. Môžete to dokázať elektrolýzou s octom a potom sódou bikarbónou. Všimnete si, že elektrolýza sódou bikarbónou produkuje oveľa viac plynu ako s octom.

Metóda 1 z 3: zostrojenie zariadenia

1

Začnite s prázdnou vaňou. Môžete použiť plastovú alebo sklenenú vaňu. Vyhnite sa použitiu kovovej vane, pretože vodou bude pretekať elektrický prúd. Veľkosť vane nezáleží, ale dobrý východiskový bod by bolo použiť ¹/₂ (1,9 L) kontajnera galón.
2

Pásový aligátor sa prichytí na dno vane. Budete potrebovať 2 klipy aligátora. Jeden sa pripojí k vašej kladnej elektróde (anóde) a druhý k zápornej elektróde (katóde). Prilepte jeden koniec každého klipu k vnútornému dnu vane. Uistite sa, že ponecháte dostatok miesta, aby ste mohli sponu stále otvárať a zatvárať.

To potvrdí, že kyselina octová v octe nepodporuje elektrolýzu vody.
3
Pripojte elektródy. Budete potrebovať 2 elektródy vyrobené z nereaktívneho materiálu, ktorý dobre vedie elektrickú energiu. Optimálna voľba je platina, ale ak nemáte okolo seba platinové elektródy, môžete použiť grafit. Ohoľte drevo z 2 ceruziek a vytvorte 2 grafitové tyčinky. Pripevnite jeden na každú svorku aligátora vo vani.
- Grafitové tyče sú skvelé elektródy, pretože sa nerozpúšťajú vo vode a vedú elektrický prúd.

Metóda 2 z 3: elektrolyzácia vody a octu

1
Zmiešajte roztok octu. Pridá sa 5 polievkové lyžice (74 ml) octu na ¹/₂ galón (1,9 litra) vody. Výsledný roztok bude mierne kyslý a bude schopný viesť malé množstvo elektriny. Nalejte roztok do vane.
- Môžete, ale nemusíte použiť všetky roztoky. Väčšinu cesty stačí naplniť vaňou.
2
Prevráťte skúmavku na každú elektródu. Najprv naplňte 2 skúmavky vodou. Môžete ich naplniť z vodovodu alebo vodou z vane. Každú skúmavku prevráťte cez jednu z grafitových elektród do vody. Dbajte na to, aby sa do skúmaviek nedostali žiadne vzduchové bubliny. Tieto rúrky sú určené na zachytávanie akéhokoľvek vytvoreného vodíka alebo kyslíka.
- Na držanie skúmaviek na mieste nad tyčami budete musieť použiť svorku.
Vyhnite sa používaniu kovovej vane, pretože vodou bude pretekať elektrický prúd.
3
Pripojte svorky aligátora k zdroju napájania. Pripojte svorky aligátora (strana opačná k elektródam) k ľubovoľnému pólu 9V batérie. Tým sa obvod dokončí a umožní tok elektriny. Prúd však bude obmedzený neschopnosťou octového roztoku dobre sa správať. To potvrdí, že kyselina octová v octe nepodporuje elektrolýzu vody.
- Toto obmedzenie prúdu zakazuje rozdeľovať vodu na vodík a kyslík.
- Ocot je slabá kyselina, takže sa nerozpustí, keď sa rozpustí vo vode, čo znamená, že existuje menej iónov na vedenie elektriny.

Metóda 3 z 3: elektrolyzácia vody a sódy bikarbóny

1
Naplňte vaňu roztokom hydrogenuhličitanu sodného. Pridať 1 polievková lyžica (21 g) jedlej sódy (hydrogénuhličitan sodný) na ¹/₂ galón (1,9 litra) vody. Jedlá sóda sa rozpustí do elektrolytov v roztoku. Tieto elektrolyty zvýšia množstvo prúdu, ktorý môže voda viesť.
- Sóda bikarbóna tvorí pri disociácii ióny sodíka a bikarbonátu.
2
Zakryte elektródy. Naplňte 2 skúmavky vodou z vodovodu alebo z vane. Otočte každú skúmavku hore dnom, aby zakryla každú elektródu. Dbajte na to, aby sa do skúmaviek nedostal žiadny vzduch. Rúry budú zbierať plyny, ktoré produkujete pri elektrolýze.
- Pomocou svorky držte skúmavky na mieste nad elektródami.
Napriek tomu, že elektrolýzu je možné vykonať pomocou domácich spotrebičov, kyselina octová (ocot) nepodporuje elektrolýzu dostatočne na to, aby vytvorila znateľné množstvo plynu.
3

Pripojte zdroj napájania. Pripojte 1 svorku aligátora k kladnému pólu 9V batérie. Pripojte druhý k zápornému pólu. Tým sa vytvorí obvod, ktorý umožní prúdeniu prúdu roztokom elektrolytu.
4
Sledujte, ako sa bubliny zhromažďujú na anóde a katóde. Keď prúd preteká roztokom, rozdelí niektoré molekuly vody. Výsledkom bude plynný vodík (H ₂) a plynný kyslík (O ₂). Plynný kyslík, ktorý má náboj -2, bude priťahovaný k kladnému náboju a bude sa zhromažďovať na anóde (akceptor elektrónov, ktorý priťahuje negatívne náboje, nazývaný anióny). Plynný vodík, ktorý má náboj +1, bude priťahovaný k zápornému náboju a bude sa zhromažďovať na katóde (akceptor elektrónov, ktorý priťahuje kladné náboje, nazývané katióny).
- Keď sa plyny zhromažďujú, budú bublať z vody okolo príslušných elektród a budú zachytené v skúmavkách.
- Všimnete si, že voda je vytesnená v hornej časti skúmavky a nahradená plynmi.
- Berte na vedomie, že trubica pokrývajúca katódu vytláča dvakrát toľko vody ako trubica pokrývajúca anódu. Dôvodom je, že sa tvorí dvakrát toľko molekúl vodíka ako molekúl kyslíka.

Tipy

Toto je skvelý experiment s deťmi. Môžete to skúsiť aj s inými elektrolytmi, ktoré vedú elektrinu, ako je napríklad kuchynská soľ (NaCl), ktorá sa po rozpustení vo vode disociuje na ióny Na+ a Cl-.

Varovania

Keď je zdroj napájania pripojený, nedávajte ruky do vody.
Plynný vodík je vysoko horľavý. V týchto malých množstvách je to bezpečné, ale buďte opatrní.

Prečítajte si tiež: Ako uložiť vzorky húb zmrazené v glycerole?