수소와 산소로 물을 만드는 것은 수소 가스와 산소 가스를 혼합하고 스파크 또는 열을 첨가하는 것만 큼 간단합니다. 화학 반응의 균형 방정식은 다음과 같습니다.
2 h 2 + o 2 → 2 h 2 o
이것은 원소에서 물을 만드는 합성 반응입니다. 연소 반응이기도합니다. 물을 만들기 위해 수소를 태우는 것은 생생한 빨간색 불꽃과 큰 소리를냅니다.
수소와 산소가 물을 만드는 방법
단순히 수소와 산소를 함께 혼합해도 물을 만들지 않습니다. 수소와 산소는 모두 규정형 가스로 존재합니다. 그들 사이의 반응은 에너지가 원자들 사이의 결합을 깨뜨려 새로운 제품을 형성 할 수 있도록해야합니다. 결합이 파괴되면, 각 수소 원자는 +1 양전하를 갖는 반면, 각 산소 원자는 -2 음전하를 갖는다. 하나의 산소 원자 원자 수율에 결합 된 2 개의 수소 원자는 전기적으로 중성이다. 전기 스파크는 열과 마찬가지로 반응을 시작하는 데 사용됩니다. 그러나 반응이 시작되면 발열이 매우 높고 완료됩니다.
물을 만드는 간단한 시연
수소와 산소로 물을 만드는 것을 쉽게 보여줄 수 있습니다. 열쇠는 반응의 규모를 작게 유지하는 것입니다. 그렇지 않으면 너무 많은 열이 생성됩니다.
한 가지 방법은 비눗물을 통해 수소를 거품하여 수소 비누 거품을 형성하는 것입니다. 이 거품은 공기보다 가볍기 때문에 떠 다니고 있습니다. 거품을 발화시키기 위해 미터 스틱에 부착 된 긴 핸들 라이터 또는 불타는 부목을 사용하십시오. 압축 가스 용기에서 또는 화학 반응을 통해 수소를 얻으십시오.
또 다른 방법은 작은 풍선을 수소로 채우고 미터 스틱에 불타는 부목으로 풍선을 만지는 것입니다. 풍선의 수소는 공기 중 산소와 반응합니다. 당신은 수소와 산소로 풍선을 채우고 그것을 점화 할 수 있지만 안전 방패 뒤에 있고 청각 보호를 사용합니다.
식수 및 연료 전지
2006 년 UN 물 개발 보고서에 따르면 약 5 명 중 1 명이 깨끗한 식수에 접근 할 수 없습니다. 물을 만들기 쉬운 경우 담수 공급으로 사용하지 않는 이유는 무엇입니까? 두 가지 이유가 있습니다. 첫째, 다량의 수소와 산소를 결합하는 것은 위험합니다. 힌덴부르크 사고는 결과의 예입니다. 다른 이유는 경제적으로 실용적이거나 환경 적으로 건전하지 않기 때문입니다. 다른 공급원에서 물을 얻는 것보다 물을 만드는 수소를 생산하려면 더 많은 에너지가 필요합니다.
그러나, 수소와 산소 사이의 반응은 연료 전지에서 실질적인 적용을 발견한다. 연료 전지에서, 수소 (또는 다른 연료)는 산소 (또는 다른 산화제)와 반응하여 전기와 열을 생성합니다. 연료 전지는 촉매를 사용하여 반응의 활성화 에너지를 낮추므로 시작하기가 더 쉽습니다. 니켈은 일반적인 촉매이며 물은 가장 일반적인 "폐기물"제품입니다. 수소 연료 전지는 백업 발전, 파워링 우주선 및 원격 시설 및 수소 자동차에 사용됩니다.
수소와 산소가 과산화수소 대신 물을 만드는 이유
수소와 산소로 만든 유일한 일반적인 화학 물질은 물이 아닙니다. 수소와 산소가 왜 물을 만드는지 궁금 할 것입니다 (H 2 o) 과산화수소 대신 (H <서브> 2 o 2 ). 가장 간단한 설명은 두 개의 수소 원자가 하나의 산소 원자와 다른 산소를 혼합물에 첨가하는 것보다 하나의 산소 원자와 반응하는 것이 훨씬 유리하다는 것입니다. 산소 가스는 O 2 이지만 , 원자 사이의 결합은 산소가 물을 만들기 위해 수소와 결합을 형성하기 위해 파손되어야한다. 산소의 일반적인 산화 상태는 -2이지만 실제로는 다른 상태를 나타냅니다. 때때로 수소와 산소는 과산화수소를 형성하지만 분자는 본질적으로 불안정하고 결국 물과 산소로 분해됩니다.
lavoisier는 물을 만듭니다
과학자들은 화학 반응의 분자 기초를 이해하기 오래 전에 산소와 수소가 물을 만들었다는 것을 알고있었습니다. 프랑스 화학자 Antoine Lavoisier는 심지어 반응의 요소 수소를 지명했습니다. 수소의 이름은“물 형성”을 의미하는 그리스어 단어에서 나온 것입니다. Lavoisier는 연소에서 산소에 의한 역할을 발견했으며, 결국 수소와 산소 사이의 반응을 사용하여 연소 반응을위한 질량 보존을 입증하고 플로 가스턴 이론을 반증했습니다.
.참조
- 그 로브, 윌리엄 로버트 (1839). “볼타 시리즈와 백금에 의한 가스의 조합”. 철학 잡지 및 Journal of Science . XIV (86–87) :127–130. doi :10.1080/1478643908649684
- hauch, 앤; Ebbesen, Sune Dalgaard; et al. (2008). "고효율 고온 전기 분해". 재료 화학 저널 . 18 (20) :2331. doi :10.1039/b718822f
- Khurmi, R. S. (2014). 재료 과학 . S. Chand &Company.
- Schmidt-Rohr, K. (2015). “연소가 항상 발열되는 이유 O 2 의 두더지 당 약 418 kJ를 산출합니다. ". j. 화학 교육 . 92 :2094–2099. doi :10.1021/acs.jchemed.5B00333
