Kolik litrů chrastícího plynu H2 vznikne při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem

Voda je látka, bez které život na Zemi není možný. Málokdo se však zamyslí nad tím, jaké chemické procesy probíhají při jejím rozkladu. Je zajímavé, že elektrický proud lze použít k rozkladu vody na prvky, které ji tvoří – kyslík a vodík. A co kdybychom se rozhodli vypočítat, kolik litrů chrastícího plynu H2 vznikne při rozkladu 1 mol vody?

Před tím si připomeňme, co je mol: je to měrná jednotka látky, která nám umožňuje porovnávat počet atomů a molekul. 1 mol vody obsahuje přibližně 6,022 x 10^23 molekul. Když to víme, můžeme přejít k řešení problému.

K rozkladu vody elektrickým proudem dochází podle následující reakce: 2H2O → 2H2 + O2. To znamená, že rozkladem 2 molů vody získáme 2 moly vodíku a 1 mol kyslíku. Pokud tedy rozložíme 1 mol vody, dostaneme 0,5 molu vodíku.

Nyní zbývá zjistit, kolik litrů zabírá 1 mol vodíku. K tomu použijeme zákon Gay Lussac, který říká, že plyny se rozšiřují a smršťují stejným způsobem při stejné teplotě a tlaku. Za standardních podmínek (teplota 0°C a tlak 1 atmosféra) zabírá 1 mol plynu objem rovný 22,4 litru.

Tímto způsobem se ukazuje, že při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem získáme 0,5 molu vodíku, což je přibližně 11,2 litru. Takže při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem získáte asi 11,2 litru chrastícího plynu H2.

Jaké množství chrastícího plynu H2 vzniká při rozkladu 1 mol vody proudem?

Během elektrolýzy se voda rozkládá na plyny-kyslík (O2) a vodík (H2) – působením elektrického proudu. Množství produkovaných plynů je úměrné množství elektrického náboje protékajícího roztokem. Podle Faradayova fyzikálního zákona je k vytvoření 1 molu vodíku zapotřebí 1 mol elektrického náboje.

Při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem se tedy získá 1 mol chrastícího plynu H2. Všimněte si, že toto množství plynu bude úměrné množství vody a množství elektrického proudu procházejícího maltou.

Je důležité poznamenat, že elektrolýza vody je široce používána v průmyslu k výrobě vodíku, který pak může být použit v různých procesech, včetně výroby hnojiv, chemikálií, rostlinných výživných směsí a dokonce i jako zdroj energie.

Rozklad vody elektrickým proudem

V chemické rovnici je tato reakce následující:

2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

K této reakci dochází v elektrolyzéru, který se skládá ze dvou elektrod-anody a katody. Při přívodu elektrického proudu dochází na anodě k oxidaci molekuly vody - uvolňuje se kyslík a na katodě dochází k redukci molekuly vody-uvolňuje se vodík.

Je důležité poznamenat, že k rozkladu 1 molu vody (H2O) bude zapotřebí 2 mol elektrického proudu. To znamená, že k výrobě 1 molu chrastícího vodíku (H2) budete muset rozložit 2 mol vody.

Objem vodíku získaného při rozkladu 1 molu vody elektrickým proudem je za normálních podmínek 22,4 litru (teplota 0°C, tlak 1 atm).

Tvorba plynu H2

K tvorbě plynu H2 dochází při rozkladu vody elektrickým proudem. Současně se vodní molekuly rozpadají na atomy vodíku (H) a kyslíku (o).

Molární poměry vody a vznikajícího plynu jsou definovány podle Joule-Lenzova zákona: pro každý mol vody štěpený proudem vzniká jeden mol molekul plynu h2.

Vzhledem k objemové molové hmotnosti lze také určit množství plynu H2 v litrech, které vzniká rozkladem 1 molu vody. Rozklad 1 molu vody vytvoří 22,4 litru plynu H2.

Počet litrů plynu H2

Při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem vzniká 2 mol vodíku (H2). Pro výpočet množství plynu H2 je nutné znát jeho molární objem. Za normálních podmínek (teplota 0 C, Tlak 101.325 kPa), molární objem jakéhokoli plynu je přibližně 22,4 litru.

Počet litrů chrastícího plynu H2 získaného při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem je tedy přibližně 44,8 litrů (2 mol * 22,4 litru/mol).

Konečný výsledek

Takže při rozkladu 1 mol vody elektrickým proudem získáte 2 moly vodíku. Za normálních podmínek má 1 mol plynu objem rovný 22,4 litru. Při rozkladu 1 mol vody tedy získáte 44,8 litrů chrastícího plynu H2.