Comment faire de l'eau à partir d'hydrogène et d'oxygène
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L'eau est le nom commun pour le monoxyde de dihydrogène ou H2O. La molécule est produite à partir de nombreuses réactions chimiques, y compris la réaction de synthèse à partir de ses éléments, l'hydrogène et l'oxygène. L'équation chimique équilibrée de la réaction est:
2 H2 + O2 → 2 H2O
Comment faire de l'eau
En théorie, il est facile de fabriquer de l'eau à partir d'hydrogène gazeux et d'oxygène gazeux. Mélanger les deux gaz ensemble, ajouter une étincelle ou une chaleur suffisante pour fournir l'énergie d'activation pour démarrer la réaction et de l'eau pré-instantanée. Cependant, le simple fait de mélanger les deux gaz à température ambiante ne fera rien, car les molécules d'hydrogène et d'oxygène dans l'air ne forment pas spontanément de l'eau.
Il faut fournir de l'énergie pour rompre les liaisons covalentes qui retiennent H2 et O2 molécules ensemble. Les cations d'hydrogène et les anions d'oxygène sont alors libres de réagir entre eux, ce qu'ils font en raison de leurs différences d'électronégativité. Lorsque les liaisons chimiques se reforment pour former de l'eau, une énergie supplémentaire est libérée, ce qui propage la réaction. La réaction nette est hautement exothermique, ce qui signifie une réaction qui s'accompagne d'un dégagement de chaleur.
Deux démonstrations
Une démonstration de chimie courante consiste à remplir un petit ballon d'hydrogène et d'oxygène et à toucher le ballon - à distance et derrière un écran de sécurité - avec une attelle brûlante. Une variante plus sûre consiste à remplir un ballon d'hydrogène gazeux et à enflammer le ballon dans l'air. L'oxygène limité dans l'air réagit pour former de l'eau mais dans une réaction plus contrôlée.
Une autre démonstration simple consiste à faire de l'hydrogène dans de l'eau savonneuse pour former des bulles d'hydrogène gazeux. Les bulles flottent car elles sont plus légères que l'air. Une attelle plus légère ou brûlante à long manche au bout d'un mètre peut être utilisée pour les allumer et former de l'eau. Vous pouvez utiliser de l'hydrogène provenant d'un réservoir de gaz comprimé ou de n'importe laquelle de plusieurs réactions chimiques (par exemple, la réaction d'acide avec du métal).
Quelle que soit la réaction, il est préférable de porter une protection auditive et de maintenir une distance de sécurité par rapport à la réaction. Commencez petit, pour savoir à quoi vous attendre.
Comprendre la réaction
Le chimiste français Antoine Laurent Lavoisier a nommé l'hydrogène, grec pour "formation d'eau", en fonction de sa réaction avec l'oxygène, un autre élément nommé Lavoisier, qui signifie "producteur d'acide". Lavoisier était fasciné par les réactions de combustion. Il a conçu un appareil pour former de l'eau à partir d'hydrogène et d'oxygène pour observer la réaction. Essentiellement, sa configuration employait deux bocaux - un pour l'hydrogène et un pour l'oxygène - qui alimentaient un récipient séparé. Un mécanisme d'étincelles a déclenché la réaction, formant de l'eau.
Vous pouvez construire un appareil de la même manière tant que vous prenez soin de contrôler le débit d'oxygène et d'hydrogène afin de ne pas essayer de former trop d'eau à la fois. Vous devez également utiliser un récipient résistant à la chaleur et aux chocs.
Rôle de l'oxygène
Alors que d'autres scientifiques de l'époque connaissaient le processus de formation d'eau à partir d'hydrogène et d'oxygène, Lavoisier a découvert le rôle de l'oxygène dans la combustion. Ses études ont finalement réfuté la théorie du phlogiston, qui avait proposé qu'un élément semblable au feu appelé phlogiston soit libéré de la matière pendant la combustion.
Lavoisier a montré qu'un gaz doit avoir une masse pour que la combustion se produise et que la masse a été conservée après la réaction. La réaction de l'hydrogène et de l'oxygène pour produire de l'eau a été une excellente réaction d'oxydation à étudier car presque toute la masse d'eau provient de l'oxygène.
Pourquoi nous ne pouvons pas simplement faire de l'eau?
Un rapport de 2006 des Nations Unies estimait que 20% des habitants de la planète n'avaient pas accès à l'eau potable. S'il est si difficile de purifier l'eau ou de dessaler l'eau de mer, vous vous demandez peut-être pourquoi nous ne fabriquons pas uniquement de l'eau à partir de ses éléments. La raison? En un mot-BOOM!
La réaction de l'hydrogène et de l'oxygène brûle essentiellement de l'hydrogène gazeux, sauf qu'au lieu d'utiliser la quantité limitée d'oxygène dans l'air, vous alimentez le feu. Pendant la combustion, de l'oxygène est ajouté à une molécule, qui produit de l'eau dans cette réaction. La combustion dégage également beaucoup d'énergie. La chaleur et la lumière sont produites si rapidement qu'une onde de choc se propage vers l'extérieur.
En gros, vous avez une explosion. Plus vous faites d'eau à la fois, plus l'explosion est importante. Cela fonctionne pour le lancement de fusées, mais vous avez vu des vidéos où cela s'est terriblement mal passé. L'explosion de Hindenburg est un autre exemple de ce qui se passe quand beaucoup d'hydrogène et d'oxygène se rencontrent.
