Vand er det almindelige navn for dihydrogenmonoxid eller H2O. Molekylet er produceret fra adskillige kemiske reaktioner, herunder syntesereaktionen fra dets elementer, brint og ilt. Den afbalancerede kemiske ligning for reaktionen er:
2 H2 + O2 → 2 H2O
Hvordan man laver vand
I teorien er det let at fremstille vand fra brintgas og iltgas. Bland de to gasser sammen, tilsæt en gnist eller tilstrækkelig varme til at tilvejebringe aktiveringsenergien til at starte reaktionen, og præto øjeblikkeligt vand. Bare blanding af de to gasser ved stuetemperatur gør imidlertid ikke noget, ligesom brint og iltmolekyler i luften ikke spontant danner vand.
Der skal tilføres energi for at bryde de kovalente bindinger, der holder H2 og O2 molekyler sammen. Hydrogenkationer og ilteanioner er derefter frie til at reagere med hinanden, hvilket de gør på grund af deres elektronegativitetsforskelle. Når de kemiske bindinger formes igen til frembringelse af vand, frigøres yderligere energi, som udbreder reaktionen. Nettoreaktionen er
meget eksoterm, hvilket betyder en reaktion, der er ledsaget af frigivelse af varme.To demonstrationer
En almindelig kemi-demonstration er at fylde en lille ballon med brint og ilt og at røre ballonen - på afstand og bag et sikkerhedsskærm - med en brændende skinne. En sikrere variation er at fylde en ballon med brintgas og at antænde ballonen i luften. Det begrænsede ilt i luften reagerer på dannelse af vand, men i en mere kontrolleret reaktion.
Endnu en let demonstration er at boble brint i sæbevand for at danne hydrogengasbobler. Boblerne flyder, fordi de er lettere end luft. En langhåndteret lighter eller brændende skinne i slutningen af en meterstokk kan bruges til at antænde dem til dannelse af vand. Du kan bruge brint fra en komprimeret gastank eller fra enhver af flere kemiske reaktioner (fx omsætning af syre med metal).
Men hvordan du reagerer, er det bedst at bære ørebeskyttelse og opretholde en sikker afstand fra reaktionen. Begynd i det små, så du ved, hvad du kan forvente.
Forståelse af reaktionen
Fransk kemiker Antoine Laurent Lavoisier kaldet brint, græsk til "vanddannelse", baseret på dets reaktion med ilt, et andet element Lavoisier navngivet, der betyder "syreproducent." Lavoisier blev fascineret af forbrændingsreaktioner. Han udtænkte et apparat til at danne vand fra brint og ilt for at observere reaktionen. I det væsentlige anvendte hans opsætning to klokke, en til brint og en til ilt, der blev fodret i en separat beholder. En gnistmekanisme indledte reaktionen og dannede vand.
Du kan konstruere et apparat på samme måde, så længe du er omhyggelig med at kontrollere strømningshastigheden for ilt og brint, så du ikke prøver at danne for meget vand på én gang. Du skal også bruge en varme- og stødbestandig beholder.
Oxygenes rolle
Mens andre videnskabsmænd på den tid kendte processen med at danne vand ud fra brint og ilt, opdagede Lavoisier iltens rolle i forbrændingen. Hans undersøgelser modbeviste til sidst phlogiston-teorien, som havde foreslået, at et ildlignende element kaldte phlogiston blev frigivet fra stof under forbrænding.
Lavoisier viste, at en gas skal have masse for at forbrænding kunne forekomme, og at massen blev bevaret efter reaktionen. At reagere brint og ilt for at producere vand var en fremragende oxidationsreaktion til undersøgelse, fordi næsten al massen af vand kommer fra ilt.
Hvorfor kan vi ikke bare lave vand?
EN Rapport fra 2006 af De Forenede Nationer anslået, at 20 procent af mennesker på planeten ikke har adgang til rent drikkevand. Hvis det er så svært at rense vand eller afsaltning af havvand, kan du undre dig over, hvorfor vi ikke bare fremstiller vand fra dets elementer. Grunden? Med et ord — BOM!
Reaktion af brint og ilt brænder dybest set brintgas, undtagen snarere end at bruge den begrænsede mængde ilt i luften, brænder du ilden. Under forbrænding tilsættes ilt til et molekyle, der producerer vand i denne reaktion. Forbrænding frigiver også en masse energi. Varme og lys produceres så hurtigt, at en chokbølge ekspanderer udad.
Grundlæggende har du en eksplosion. Jo mere vand du fremstiller på en gang, jo større er eksplosionen. Det fungerer til opsætning af raketter, men du har set videoer, hvor det gik forfærdeligt galt. Hindenburg-eksplosionen er et andet eksempel på, hvad der sker, når en masse brint og ilt samles.
Så vi kan fremstille vand fra brint og ilt, og det gør kemikere og undervisere ofte - i små mængder. Det er ikke praktisk at bruge metoden i stor skala på grund af risiciene, og fordi det er meget dyrere at rense brint og ilt for at tilføre reaktionen, end det er at fremstille vand ved hjælp af andre metoder, til at rense forurenet vand eller at kondensere vanddamp fra luft.