Как получить кислород и водород из воды с помощью электролиза

Процесс расщепления воды (H₂O) на его атомарные компоненты (водород и кислород) с помощью электричества, известного как электролиз. Этот эксперимент имеет важные последствия с точки зрения того, для чего эти два газа могут использоваться сами по себе, поскольку водород является одним из самых чистых источников энергии, к которым у нас есть доступ. Хотя это может показаться сложным, на самом деле это проще, чем вы думаете, если у вас есть подходящее оборудование, нужные знания и немного ноу-хау.

Шаги

Часть 1 из 2: Настройка оборудования

Шаг 1. Наполните стакан емкостью 350 мл (12 жидких унций) теплой водой

Вам не нужно заполнять его до самого верха, поэтому оставьте немного места. Если вода теплая, она будет более эффективно проводить электричество, но она также будет отлично работать с холодной водой.

• Вы можете использовать воду из-под крана или воду в бутылках, неважно какую.
• Более теплая вода имеет более низкую вязкость и позволяет ионам, проводящим электричество, двигаться более свободно.

Шаг 2. Растворите в воде 1 столовую ложку (17 г) поваренной соли

Все, что вам нужно сделать, это влить его, а затем немного размешать, чтобы он растворился. Это превращает его в физиологический раствор.

• Хлорид натрия (поваренная соль) - это электролит, который способствует повышению проводимости воды, так как вода сама по себе не является проводящей.
• Благодаря тому, что вода становится более проводящей, ток от батареи легче протекает, что приводит к более эффективному расщеплению воды на водород и кислород.
• Вы также можете использовать пищевую соду (NaHCO3) вместо поваренной соли. Это не приведет к образованию газообразного хлора.

Шаг 3. Заточите оба конца двух карандашей №2, чтобы обнажился графит

Обязательно удалите ластик в верхней части карандаша. Вам нужно заточить карандаши так, чтобы графит полностью обнажился с обоих концов.

• Эти графитовые стержни, заключенные в карандаш, являются вашими электродами и проводят электричество, исходящее от батареи.
• Графит работает очень хорошо, поскольку он не растворяется и не повреждается в воде, пока вы проводите эксперимент.

Шаг 4. Вырежьте квадратный кусок картона, достаточно большой, чтобы закрыть стекло

Используйте картон, достаточно толстый, чтобы сохранить его структурную целостность, даже если в нем есть несколько отверстий. Попробуйте вырезать квадратную часть из обувной коробки или другой толстой коробки.

• Картон предназначен для подвешивания графитового карандаша в воде, не позволяя ему касаться стенок стакана.
• Поскольку картон не имеет металлических свойств, он может лежать на стекле, не влияя на результат эксперимента.

Шаг 5. Проделайте в картоне 2 отверстия с помощью 2 карандашей

Используйте для этого настоящие карандаши, так как вам нужно плотно вставить карандаши в отверстия, чтобы они не двигались и не соскальзывали. Если графит коснется стенок или основания стакана, эксперимент прервется.

Часть 2 из 2: Проведение эксперимента

Шаг 1. Подсоедините один конец каждого зажима типа «крокодил» к клеммам аккумулятора

Батарея - это то, что на самом деле производит электрический ток, поэтому зажимы из крокодиловой кожи обеспечивают путь для передачи этого тока к воде. Вам нужно прикрепить один зажим к положительной клемме, а другой - к отрицательной клемме.

• Используйте 6-вольтовую батарею, но если вы не можете ее найти, используйте 9-вольтовую батарею.
• Батарею такого размера можно найти практически в любом магазине или супермаркете.

Шаг 2. Присоедините другой конец каждого зажима типа «крокодил» к каждому карандашу

Убедитесь, что металлическая часть зажима «крокодил» соединена с графитом карандаша. Возможно, вам придется сбрить карандаш еще немного, чтобы убедиться, что зажимы из крокодиловой кожи полностью соединены с графитом.

Это завершает подключение к батарее и позволяет полностью передать ток от батареи в воду

Шаг 3. Положите картон на стакан так, чтобы карандаши были погружены в воду

То, как вы раньше разрезали картон, означает, что он должен хорошо ложиться на стекло. Постарайтесь сделать это осторожно, чтобы карандаши, торчащие из картона, не отвлекались.

Чтобы этот эксперимент сработал, графит карандашей не должен касаться стороны стекла, поэтому просто дважды проверьте это здесь и при необходимости отрегулируйте карандаши

Шаг 4. Наблюдайте за тем, как происходит разделение водорода и кислорода

В этот момент пузырьки начинают подниматься из погруженных точек графита. Это разделение газообразных водорода и кислорода. Газообразный водород будет пузыриться из карандаша, подключенного к отрицательной клемме, а кислород будет пузыриться из карандаша, подключенного к положительной клемме.

• Как только вы подключите зажимы типа «крокодил» к батарее и графиту, сразу же начнет течь ток.
• Из водородного карандаша будет выходить больше пузырьков, потому что в каждой молекуле воды вдвое больше водорода, чем кислорода.

Видео - с помощью этой службы некоторая информация может быть передана YouTube

подсказки

• Если вы не можете найти графитовые карандаши, вы можете вместо этого использовать небольшие кусочки проволоки и просто обернуть их вокруг батареи одним концом, а другой конец оставить в воде. Это имеет тот же эффект, что и карандаши.
• Попробуйте использовать батарею другого размера. Это повлияет на величину тока, проходящего через воду, что, в свою очередь, повлияет на скорость расщепления молекул воды.

Предупреждения

• Проведите этот эксперимент под наблюдением взрослого, поскольку вы работаете с электричеством и газами, которые, хотя и маловероятны, могут быть вредными.
• После того, как вы добавите электролит, например соль, для увеличения проводимости, просто помните, что образуется небольшое количество побочного продукта хлора. Этого недостаточно, чтобы быть опасным, но вы можете почувствовать легкий запах хлора.