Много от нас сигурно са харесали експериментите, провеждани в часовете по химия в училище. Винаги е интересно да се наблюдава как различните вещества взаимодействат помежду си и какъв е резултатът. И такова нещо като електролиза на вода, някои експериментатори доста успешно повтарят у дома. Както е известно, този процес води до отделяне на кислород и водород. Но как точно се случва всичко това? Защо изобщо е необходима електролизата на водата и какви са нейните перспективи? Нека да разгледаме това по-отблизо.
Как работи водната електролиза
Ако вземете обикновено захранване, свържете графитни пръчки към полюсите и ги спуснете в чешмяна вода, тогава през него ще тече постоянен ток, в течността ще започнат да се случват различни електрохимични реакции. Тяхната активност пряко зависи от напрежението и наличието на всички видове соли във водата. Ако разгледаме електролизата на водата у дома с помощта на обикновена кухненска сол, тогава в най-опростената форма, тогава в нея могат да се разграничат няколко независими процеса.
Електрохимичен процес
Състои се в това, че на анода се отделя кислород - и на това място течността се подкислява, а на катода - водород - и тук течността се алкализира. Но това не е всичко. Ако се използват специални електроди, тогава електролизата на водата ще направи възможно получаването на озон на отрицателния полюс и водороден пероксид на положителния полюс. Прясната (недестилирана) вода винаги съдържа минерални соли - хлориди, сулфати, карбонати. Когато протича електролиза на водата, те също участват в реакции. Например, когато постоянен ток започне да преминава през вода с разтворена кухненска сол, на анода започва да се образува хлор - и тук водата се подкислява, а на катода се образува натриев хидроксид - и водата става алкална. Такава реакция е преходна и химичните елементи, които са се появили отново, започват да взаимодействат помежду си. В резултат скоро започва да се появява натриев хипохлорит - 2NaOCl. Приблизително същото се случва с калиеви и калциеви хлориди. Както виждаме, в резултат на разлагането на прясна вода се образува смес от силни окислители: озон, кислород, натриев хипохлорит и водороден пероксид.
Електромагнитен процес
Това се крие във факта, че водните молекули са ориентирани успоредно на текущия поток, така че тяхната водородна част (със знака “+”) се привлича към катода, а кислородната част (със знака “-”) се привлича към анода. Силата на въздействие върху тях е толкова силна, че води до отслабване, а понякога и до разкъсване на водородните връзки. В резултат на това се образува атомен кислород, който влияе върху намаляването на твърдостта на водата. Той окислява калциевите йони до оксид (Ca+ + O → CaO), който от своя страна се свързва с вода и образува съответния хидрат: CaO + H2O → Ca(OH)2
Процес на кавитация
Колапсът на микроскопични мехурчета от водород и кислород, които възникват поради електролиза, освобождава огромна енергия, която разрушава водните молекули, които образуват стените им. В резултат на това се появяват йони и атомни частици на кислород и водород, хидроксилни и други вещества.
Приложение
Електролизата на водата е от голяма практическа стойност за съвременната индустрия. Често се използва за пречистване на водата от различни примеси. Освен това е лесен начин за производство на водород. Последното е интересно като възможна алтернатива на конвенционалното гориво. В момента учените изучават плазмена електролиза на вода, която е много по-ефективна от обикновено. И освен това, има теория, според която за разграждането на "еликсира на живота" можете да използвате специални бактерии, които могат да произвеждат малък ток. Както можете да видите, електролизата на водата изобщо не е толкова проста, колкото изглежда на пръв поглед, и със сигурност може да се очаква, че по-нататъшното й изследване може да доведе до преход към водородно гориво.