כיצד להכין מים מימן וחמצן

מים הם השם הנפוץ עבור דו מימן חד חמצני או ח₂O. המולקולה מופקת מתגובות כימיות רבות, כולל תגובת הסינתזה מאלמנטים שלה, מימן וחמצן. המשוואה הכימית המאוזנת לתגובה היא:

2 ח₂ + O₂ → 2 ח₂O

בתיאוריה, קל להכין מהם מים גז מימן וגז חמצן. ערבבו את שני הגזים יחד, הוסיפו ניצוץ או חום מספיק בכדי לספק את אנרגיית ההפעלה כדי להתחיל את התגובה, ופרסטו - מים מיידיים. עם זאת, ערבוב של שני הגזים בטמפרטורת החדר לא יעשה דבר, כמו מולקולות מימן וחמצן באוויר לא יוצרים מים באופן ספונטני.

יש לספק אנרגיה כדי לשבור את הקשרים הקוואלנטיים המחזיקים את H₂ ו- O₂ מולקולות יחד. לאחר מכן, קטיוני המימן ואוני החמצן חופשיים להגיב זה עם זה, מה שהם עושים בגלל הבדלי האלקטרוניטיביות שלהם. כאשר הקשרים הכימיים נוצרים מחדש ליצירת מים, משתחרר אנרגיה נוספת המפיצה את התגובה. התגובה נטו היא אקזוותרמי מאוד, כלומר תגובה המלווה בשחרור החום.

הדגמה כימית אחת נפוצה היא למלא בלון קטן במימן וחמצן ולגעת בבלון - מרחוק ומאחורי מגן בטיחות - עם סד בוער. וריאציה בטוחה יותר היא למלא בלון בגז מימן ולהצית את הבלון באוויר. החמצן המוגבל באוויר מגיב ליצירת מים אך בתגובה מבוקרת יותר.

הדגמה קלה נוספת היא בועות מים במי סבון ליצירת בועות גז מימן. הבועות צפות מכיוון שהן קלות יותר מהאוויר. ניתן להשתמש במצת ארוכת טווח או סד בוער בסוף מקל מטר כדי להציתם ליצירת מים. אתה יכול להשתמש במימן ממכל גז דחוס או מ- כל אחת מכמה תגובות כימיות (למשל מגיבים חומצה עם מתכת).

בכל אופן שאתה מבצע את התגובה, עדיף ללבוש הגנת אוזניים ולשמור על מרחק בטוח מהתגובה. התחל בקטן, כדי שתדע למה לצפות.

כימאי צרפתי אנטואן לורן לבואה בשם מימן, יוונית בשם "להיווצרות מים", על סמך תגובתו עם חמצן, ושמו יסוד נוסף שלבואהייה, שפירושו "מפיק חומצות". לבואזייה הוקסם מתגובות בעירה. הוא תכנן מכשיר ליצירת מים מימן וחמצן בכדי לצפות בתגובה. בעיקרו של דבר, במערך שלו היו שני צנצנות פעמון - אחת למימן ואחת לחמצן - שהוזנו במכל נפרד. מנגנון נוצץ יזם את התגובה ויצר מים.

אתה יכול לבנות מכשיר באותה צורה כל עוד אתה מקפיד לשלוט על קצב הזרימה של חמצן ומימן כדי שלא תנסה ליצור יותר מדי מים בבת אחת. עליך להשתמש במיכל עמיד בפני חום וזעזוע.

בעוד מדענים אחרים באותה תקופה הכירו את תהליך היווצרות המים ממימן וחמצן, לבואזייה גילה את תפקיד החמצן בעירה. מחקריו הפריכו בסופו של דבר את תיאוריית הפלוגיסטון, שהציעה שייקרא אלמנט דמוי אש פלוגיסטון שוחרר מחומר במהלך הבעירה.

לבואזייה הראה שלגז יש מסה כדי להתרחש בעירה וכי המסה נשמרה בעקבות התגובה. תגובת מימן וחמצן לייצור מים הייתה תגובת חמצון מעולה למחקר מכיוון שכמעט כל מסת המים מגיעה מחמצן.

א דו"ח 2006 על ידי האו"ם העריכו כי 20 אחוז מהאנשים על פני כדור הארץ אינם בעלי גישה למי שתייה נקיים. אם קשה כל כך לנקות מים או להתפלת מי ים, אולי תוהה מדוע איננו מייצרים מים רק מהיסודות שלהם. הסיבה? במילה אחת - בום!

תגובת מימן וחמצן היא בעצם שורפת גז מימן, למעט במקום להשתמש בכמות החמצן המוגבלת באוויר, אתה מזין את האש. במהלך הבעירה מתווסף חמצן למולקולה, המייצרת מים בתגובה זו. בעירה גם משחררת אנרגיה רבה. חום ואור מיוצרים כל כך מהר שגל הלם מתרחב כלפי חוץ.

בעיקרון, יש לך פיצוץ. ככל שתייצרו יותר מים בבת אחת, הפיצוץ גדול יותר. זה עובד לשיגור רקטות, אבל ראית סרטונים שבהם זה השתבש להחריד. פיצוץ הינדנבורג הוא דוגמא נוספת למתרחש כאשר הרבה מימן וחמצן נפגשים.

אז אנחנו יכולים להכין מים מימן וחמצן, וכימאים ואנשי חינוך לעתים קרובות עושים זאת - בכמויות קטנות. זה לא מעשי להשתמש בשיטה בקנה מידה גדול בגלל הסיכונים ומכיוון שהיא הרבה יותר יקרה לטיהור מימן חמצן כדי להזין את התגובה מאשר לייצר מים בשיטות אחרות, לטיהור מים מזוהמים או לעיבוש אדי מים אוויר.