V procesu elektrolýzy vody vzniká virulentní plyn vodík označený H2 rozkladem 1 mol molekuly vody elektrickým proudem. Než však na tuto otázku odpovíme, pochopme, co je mol a jak probíhá proces elektrolýzy.
Mol je jednotka pro měření množství látky, která se rovná počtu atomů vuglerodu obsažených v 0,012 kilogramu příslušného izotopu. Elektrolýza je proces chemického rozkladu sloučeniny působením elektrického proudu. V případě elektrolýzy vody se její molekuly rozkládají na atomy vodíku a kyslíku, které pak tvoří plyny.
Tímto způsobem, když se 1 mol vody rozkládá elektrickým proudem, vznikne 1 mol molekul chrastícího plynu H2. Chcete-li však zjistit, kolik litrů tohoto plynu je třeba použít Avogadro a zvážit standardní reakční podmínky. Za standardních podmínek zabere 1 mol jakéhokoli plynu přibližně 22,4 litru. Takže 1 mol plynu H2 bude zabírat asi 22,4 litru.
Rozklad vody elektrickým proudem: kolik litrů plynu H2 vzniká
V chemické reakci rozkladu 1 mol vody je vytvořena následující rovnice:
- 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
Z rovnice je patrné, že rozkladem 1 mol vody vzniká 2 mol vodíkového plynu (H2). Pro výpočet množství plynu v litrech je nutné znát jeho standardní objem (22,4 litru / mol)a použít poměr:
- 1 mol = 22,4 litru
- 2 moly = X litrů (požadované množství plynu)
Při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem se tedy vytvoří 44,8 litru chrastícího plynu H2.
Proces rozkladu vody
Výsledkem elektrolýzy je 1 mol vody, pomocí elektrického proudu se získá ekvivalentní množství plynného vodíku a kyslíku. Vzhledem k tomu, že voda H2O se skládá ze dvou atomů vodíku (H) a jednoho atomu kyslíku (O), při rozkladu vody se 1 mol vody přemění na 1 mol plynného vodíku (2 mol atomů vodíku) a 0,5 mol plynného kyslíku (1 mol atomů kyslíku).
Proto, když se 1 mol vody rozloží elektrickým proudem, vznikne 22,4 litru (2 mol) plynného vodíku a 11,2 litru (0,5 mol) plynného kyslíku.
Poměr plynného H2 k vodě
Avogadro zákon stanoví, že mol jakéhokoli plynu za normálních podmínek je 22,4 litru. Při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem se tedy vytvoří 1 mol plynného vodíku (H2), což odpovídá 22,4 litrům chrastícího plynu.
Poměr plynného H2 k vodě lze znázornit následovně:
- 1 mol vody -- > 1 mol plynného H2 -- > 22,4 litru chrastícího plynu
Při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem se tedy získá 22,4 litru plynného vodíku (chrastícího plynu).
Množství litrů plynu H2 při rozkladu 1 mol vody
1 mol plynu za standardních podmínek zabírá zhruba 22,4 litru. Proto 2 mol plynu H2 získaného rozkladem 1 mol vody zaberou přibližně 44,8 litru.
Při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem se tedy za standardních podmínek získá asi 44,8 litru plynu H2.
Role elektrického proudu
Vodný roztok je systém, ve kterém jsou molekuly vody rozděleny na kladně nabité vodíkové ionty (H+) a záporně nabité hydroxidové ionty (OH-). Působením elektrického pole se ionty pohybují směrem k elektrodám. Na anodě dochází k oxidaci a na katodě k redukci.
Při elektrolýze vody se oxidací na anodě vytvářejí kyslíkové ionty, které se mohou spojit do párů a opustit reakční prostředí. Na katodě dochází k obnově vodíkových iontů, což vede k tvorbě chrastícího plynu H2.
Elektrický proud je tedy nezbytnou podmínkou pro elektrolýzu a rozklad 1 molu vody na chrastící plyn H2 a kyslík.