Ποια συσκευή χρησιμοποιείται στην ηλεκτρόλυση του νερού;
1. Ηλεκτρολυτικό κύτταρο:
* δοχείο: Ένα ποτήρι ή άλλο δοχείο για να κρατάτε το νερό.
* ηλεκτρόδια: Δύο ηλεκτρόδια κατασκευασμένα από αδρανές υλικό όπως η πλατίνα ή ο άνθρακας. Αυτά συνδέονται με μια πηγή ενέργειας και βυθίζονται στο νερό.
* Άνοψη: Το θετικό ηλεκτρόδιο όπου συμβαίνει η οξείδωση (το νερό χάνει ηλεκτρόνια).
* Καθεάνα: Το αρνητικό ηλεκτρόδιο όπου συμβαίνει μείωση (το νερό κερδίζει ηλεκτρόνια).
2. Πηγή τροφοδοσίας:
* Απευθείας ρεύματος (DC): Μια μπαταρία ή τροφοδοσία ρεύματος που παρέχει μια σταθερή ροή άμεσου ρεύματος. Αυτό είναι απαραίτητο για την οδήγηση της αντίδρασης ηλεκτρόλυσης.
3. Άλλα στοιχεία:
* Αγωγική λύση: Δεδομένου ότι το καθαρό νερό είναι ένας κακός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας, προστίθεται μια μικρή ποσότητα ηλεκτρολύτη (π.χ. θειικό οξύ ή υδροξείδιο του νατρίου) για την αύξηση της αγωγιμότητας.
* Σωλήνες συλλογής: Δύο δοκιμαστικοί σωλήνες ή οι διαβαθμισμένοι κύλινδροι χρησιμοποιούνται συχνά για τη συλλογή των αερίων (υδρογόνο και οξυγόνο) που παράγονται στα ηλεκτρόδια. Αυτοί οι σωλήνες είναι τυπικά γεμάτοι με νερό και ανεστραμμένα πάνω από τα ηλεκτρόδια.
* Σύνδεση καλωδίων: Τα καλώδια συνδέουν τα ηλεκτρόδια με την πηγή τροφοδοσίας.
Πώς λειτουργεί:
1. Όταν η τροφοδοσία ρεύματος DC είναι ενεργοποιημένη, το θετικό ηλεκτρόδιο (άνοδο) προσελκύει αρνητικά φορτισμένα ιόντα (ιόντα υδροξειδίου, OH-), προκαλώντας οξείδωση. Τα ιόντα υδροξειδίου χάνουν ηλεκτρόνια και παράγουν αέριο οξυγόνου (Ο2) και μόρια νερού.
2 Ταυτόχρονα, το αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) προσελκύει θετικά φορτισμένα ιόντα (ιόντα υδρογόνου, Η+), προκαλώντας μείωση. Τα ιόντα υδρογόνου κερδίζουν ηλεκτρόνια και σχηματίζουν αέριο υδρογόνου (Η2).
Βασικές αντιδράσεις:
* Άνοψη (οξείδωση): 2H2O → O2 + 4H + + 4E-
* Καθεάνα (μείωση): 4H + + 4E- → 2Η2
Συνολική αντίδραση: 2Η2Ο → 2Η2 + O2
Σημείωση: Ο όγκος του παραγόμενου αερίου υδρογόνου είναι πάντα διπλάσιος από τον όγκο του αερίου οξυγόνου, που αντικατοπτρίζει την στοιχειομετρία της αντίδρασης.
