Δικαιολογήστε γιατί η ηλεκτρόλυση του νερού είναι μια χημική μη αναστρέψιμη αλλαγή;
1. Σχηματισμός νέων ουσιών:
- Η ηλεκτρόλυση αποσυνδέει το νερό (H₂O) στα συστατικά του στοιχεία:το αέριο υδρογόνου (Η) και το αέριο οξυγόνου (O₂).
- Αυτά τα αέρια έχουν διαφορετικές χημικές ιδιότητες από το νερό, υποδεικνύοντας τον σχηματισμό νέων ουσιών.
2. Χημική αντίδραση:
- Η διαδικασία περιλαμβάνει το σπάσιμο και τη διαμόρφωση χημικών δεσμών.
- Τα μόρια του νερού (ΗΟΟ) σπάζουν σε ιόντα υδρογόνου (Η) και ιόντα υδροξειδίου (ΟΗΗ) κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης. Αυτά τα ιόντα στη συνέχεια ανασυνδυαστούν για να σχηματίσουν αέριο υδρογόνου (Η) στην κάθοδο και το αέριο οξυγόνου (O₂) στην άνοδο.
3. Απαιτείται εισροή ενέργειας:
- Η ηλεκτρόλυση απαιτεί μια εξωτερική πηγή ενέργειας (ηλεκτρική ενέργεια) για να οδηγήσει τη χημική αντίδραση.
- Αυτή η εισροή ενέργειας ξεπερνά το ενεργειακό φράγμα που απαιτείται για να σπάσει τους δεσμούς στα μόρια του νερού.
4. Δυσκολία αντιστροφής της διαδικασίας:
- Ενώ τα προϊόντα της ηλεκτρόλυσης (υδρογόνο και οξυγόνο) μπορούν να αντιδράσουν για να σχηματίσουν ξανά το νερό, αυτή η αντίδραση απαιτεί συγκεκριμένες συνθήκες (π.χ. σπινθήρα ή φλόγα) και δεν είναι αυθόρμητη.
- Η αντίδραση είναι εξαιρετικά εξωθερμική και απελευθερώνει ενέργεια, καθιστώντας την πρόκληση να αντιστραφεί η διαδικασία υπό κανονικές συνθήκες.
5. Αλλαγή στη χημική σύνθεση:
- Η αρχική χημική σύνθεση του νερού (H₂O) μεταβάλλεται μόνιμα με ηλεκτρόλυση.
- Τα προκύπτοντα αέρια υδρογόνου και οξυγόνου έχουν διαφορετική χημική σύνθεση και ιδιότητες.
Αντίθετα, μια αναστρέψιμη αλλαγή θα συνεπαγόταν μια αλλαγή στη φυσική κατάσταση ή μια προσωρινή αλλαγή στη χημική σύνθεση που μπορεί εύκολα να αντιστραφεί χωρίς να σχηματίζονται νέες ουσίες. Για παράδειγμα, η τήξη του πάγου (στερεό νερό) σε υγρό νερό είναι μια φυσική αλλαγή και είναι αναστρέψιμη με την κατάψυξη του υγρού νερού πίσω στον πάγο.
Ως εκ τούτου, λόγω του σχηματισμού νέων ουσιών, της συμμετοχής των χημικών αντιδράσεων και της δυσκολίας αντιστροφής της διαδικασίας, η ηλεκτρόλυση του νερού ταξινομείται ως χημική μη αναστρέψιμη αλλαγή.
