Voda je uobičajeni naziv za dihidrogen monoksid ili H2O. Molekula se proizvodi iz brojnih kemijskih reakcija, uključujući reakciju sinteze njegovih elemenata, vodika i kisika. Uravnotežena kemijska jednadžba reakcije je:
2 H2 + O2 → 2 H2O
Kako napraviti vodu
U teoriji, od vode je lako napraviti vodikov plin i kisika. Pomiješajte dva plina zajedno, dodajte iskre ili dovoljno topline da osigurate energiju za aktiviranje za pokretanje reakcije i pre-instant vodu. Međutim, samo miješanje dvaju plinova na sobnoj temperaturi neće ništa učiniti, kao što molekule vodika i kisika u zraku ne formiraju spontano vodu.
Mora se opskrbiti energijom da bi se prekinule kovalentne veze koje drže H2 i O2 molekule zajedno. Kationi vodika i anioni kisika tada slobodno reagiraju, što čine i zbog razlika u elektronegativnosti. Kada se kemijske veze preoblikuju kako bi se stvorila voda, oslobađa se dodatna energija koja širi reakciju. Neto reakcija je vrlo egzotermno, što znači reakcija praćena oslobađanjem topline.
Dvije demonstracije
Jedna uobičajena demonstracija iz kemije jest napuniti mali balon vodikom i kisikom i dodirnuti balon - iz daljine i iza sigurnosnog štita - gorućim pramenom. Sigurnija varijanta je napuniti balon vodikovim plinom i zapaliti balon u zraku. Ograničeni kisik u zraku reagira na tvorbu vode, ali u kontroliranijoj reakciji.
Još jedna jednostavna demonstracija je ubacivanje vodika u vodu sapuna za stvaranje mjehurića plinova vodika. Mjehurići lebde jer su lakši od zraka. Lagani upaljač ili spaljivanje koji se dugo gori na kraju metra mogu se koristiti za paljenje tako da formiraju vodu. Možete koristiti vodik iz spremnika komprimiranog plina ili iz bilo koja od nekoliko kemijskih reakcija (npr. reakcija kiseline s metalom).
Međutim, ako radite reakciju, najbolje je nositi zaštitu za uši i održavati sigurnu udaljenost od reakcije. Započnite s malim, kako biste znali što možete očekivati.
Razumijevanje reakcije
Francuski kemičar Antoine Laurent Lavoisier nazvan vodik, grčki za "tvorbu vode", na temelju njegove reakcije s kisikom, drugi element koji je Lavoisier nazvao, što znači "kiselina-proizvođač". Lavoisier je bio očaran reakcijama izgaranja. Osmislio je aparat za stvaranje vode iz vodika i kisika za promatranje reakcije. U osnovi, njegova je naprava koristila dvije posude za zvonce - jednu za vodik i drugu za kisik - koja se dovodila u poseban spremnik. Iskreni mehanizam pokrenuo je reakciju, formirajući vodu.
Uređaj možete konstruirati na isti način sve dok pažljivo kontrolirate protok kisika i vodika tako da ne pokušavate stvoriti previše vode odjednom. Koristite i spremnik otporan na toplinu i udarce.
Uloga kisika
Dok su drugi tadašnji znanstvenici bili upoznati s procesom stvaranja vode iz vodika i kisika, Lavoisier je otkrio ulogu kisika u izgaranju. Njegove studije na kraju su opovrgle teoriju flogtona koja je predložila da se element sličan vatri zove flogiston pušteno je iz materije tijekom izgaranja.
Lavoisier je pokazao da plin mora imati masu da se može izgarati i da se masa sačuvala nakon reakcije. Reagiranje vodika i kisika kako bi se proizvela voda bila je izvrsna oksidacijska reakcija za proučavanje jer gotovo sva masa vode dolazi iz kisika.
Zašto ne možemo samo napraviti vodu?
Izvješće za 2006. godinu Ujedinjenih naroda procjenjuje da 20 posto ljudi na planeti nema pristup čistoj pitkoj vodi. Ako je toliko teško pročistiti vodu ili desalinizirati morsku vodu, možda se pitate zašto ne pravimo vodu samo od njezinih elemenata. Razlog? Jednom riječju - BOOM!
Reagiranje vodika i kisika u osnovi sagorijeva vodikov plin, osim što koristiš ograničenu količinu kisika u zraku, hraniš vatru. Tijekom izgaranja, molekul se dodaje kisik koji stvara vodu u ovoj reakciji. Izgaranje također oslobađa puno energije. Toplina i svjetlost proizvode se tako brzo da se udarni val širi prema van.
U osnovi, imate eksploziju. Što više vode odjednom napravite, veća je eksplozija. Djeluje na lansiranje raketa, ali vidjeli ste videozapise u kojima je to strašno pošlo po zlu. Eksplozija u Hindenburgu još je jedan primjer onoga što se događa kada se puno vodika i kisika sabere.
Dakle, vodu možemo napraviti od vodika i kisika, a to često rade kemičari i nastavnici - u malim količinama. Nije praktično koristiti metodu u velikoj mjeri zbog rizika i zato što je puno skuplje pročišćavanje vodika i kisik kako bi se napajala reakcija nego što je to slučaj da se voda koristi drugim metodama, za pročišćavanje kontaminirane vode ili za kondenziranje vodene pare iz zrak.