Comment fabriquer de l'oxygène et de l'hydrogène à partir de l'eau par électrolyse?
Le processus de division de l'eau (H2O) en ses composants atomiques (hydrogène et oxygène) à l'aide d'électricité est connu sous le nom d'électrolyse.
Le processus de division de l'eau (H 2 O) en ses composants atomiques (hydrogène et oxygène) à l'aide d'électricité est connu sous le nom d'électrolyse. Cette expérience a des implications importantes en termes d'utilisation de ces 2 gaz à part entière, l'hydrogène étant l'une des sources d'énergie les plus propres à laquelle nous ayons accès. Bien que cela puisse sembler compliqué, c'est en fait plus facile que vous ne le pensez si vous avez le bon équipement, les bonnes connaissances et un peu de savoir-faire.
Partie 1 sur 2: mise en place de l'équipement
- 1Remplissez un verre de 350 ml (12 fl oz) d'eau tiède. Vous n'avez pas besoin de le remplir jusqu'en haut, alors laissez un peu de place. Si l'eau est chaude, elle conduira l'électricité plus efficacement, mais elle fonctionnera également très bien avec de l'eau froide.
- Vous pouvez utiliser de l'eau du robinet ou de l'eau en bouteille, peu importe laquelle.
- L'eau plus chaude a une viscosité plus faible et permet aux ions conducteurs d'électricité de se déplacer plus librement.
- 2Dissolvez 1 cuillère à soupe (17 g) de sel de table dans votre eau. Tout ce que vous avez à faire est de le verser et de le remuer un peu pour l'aider à se dissoudre. Cela le transforme en une solution saline.
- Le chlorure de sodium (qui est du sel de table) est un électrolyte qui aide à améliorer la conductivité de l'eau, car l'eau en elle-même n'est pas particulièrement conductrice.
- En rendant l'eau plus conductrice, le courant de la batterie circule plus facilement, ce qui permet à l'eau d'être divisée plus efficacement en hydrogène et oxygène.
- 3Aiguisez les deux extrémités de 2 crayons #2 pour que le graphite soit exposé. Assurez-vous de retirer la gomme en haut du crayon. Vous devez affûter les crayons suffisamment pour que le graphite soit entièrement exposé aux deux extrémités.
- Ces tiges en graphite qui sont enfermées dans le crayon sont vos électrodes et conduiront l'électricité provenant de la batterie.
- Le graphite fonctionne très bien car il ne se dissout pas et ne s'endommage pas dans l'eau pendant que vous effectuez l'expérience.
- 4Coupez un morceau de carton carré assez grand pour couvrir le verre. Utilisez du carton suffisamment épais pour conserver son intégrité structurelle lorsqu'il est percé de trous. Essayez de découper une partie carrée dans une boîte à chaussures ou dans un autre type de boîte épaisse.
- Le carton a pour but de suspendre le crayon graphite dans l'eau sans lui permettre de toucher les parois du verre.
- Parce que le carton n'a aucune propriété métallique, il peut reposer sur votre verre sans affecter le résultat de l'expérience.
- 5Percez 2 trous dans le carton à l'aide des 2 crayons. Utilisez les véritables crayons pour ce faire, car vous devez les ajuster parfaitement dans les trous afin qu'ils ne bougent pas ou ne glissent pas. Si le graphite touche les parois ou la base du verre, il interrompra l'expérience.
Puis-je voir un exemple de tableau ou de graphique pour le projet de fabrication d'oxygène et d'hydrogène à partir de l'eau par électrolyse?
Partie 2 sur 2: mener votre expérience
- 1Connectez une extrémité de chaque pince crocodile aux bornes de la batterie. La batterie est ce qui produit réellement le courant électrique et les pinces crocodiles fournissent donc la voie pour transporter ce courant vers l'eau. Vous devez attacher une pince à la borne positive et une à la borne négative.
- Utilisez une batterie de 6 volts mais si vous n'en trouvez pas, utilisez une batterie de 9 volts.
- Vous pouvez trouver cette taille de batterie dans à peu près n'importe quel dépanneur ou supermarché.
- 2Connectez l'autre extrémité de chaque pince crocodile à chaque crayon. Assurez-vous que la partie métallique de la pince crocodile est connectée au graphite du crayon. Vous devrez peut-être raser un peu plus le bois du crayon juste pour vous assurer que les pinces crocodiles sont complètement connectées au graphite.
- Cela complète la connexion à la batterie et permet au courant d'être transféré de la batterie jusqu'à l'eau.
- 3Placez le carton sur le verre de manière à ce que les crayons soient immergés. La façon dont vous avez coupé le carton plus tôt signifie qu'il doit bien reposer sur le verre. Essayez de le faire doucement afin que les crayons qui sont coincés à travers le carton ne soient pas dérangés de leur position.
- Pour que cette expérience fonctionne, le graphite des crayons ne doit pas toucher le côté du verre, il suffit donc de vérifier cela ici et d'ajuster les crayons si nécessaire.
- 4Observez la séparation de l'hydrogène et de l'oxygène. À ce stade, des bulles commencent à monter des points immergés du graphite. C'est l'hydrogène et l'oxygène gazeux qui se séparent. De l'hydrogène gazeux bouillonnera du crayon connecté à la borne négative et de l'oxygène bouillonnera du crayon connecté à la borne positive.
- Une fois que vous avez connecté les pinces crocodiles à la batterie et au graphite, le courant commence à circuler immédiatement.
- Il y aura plus de bulles provenant du crayon d'hydrogène car il y a deux fois plus d'hydrogène que d'oxygène dans chaque molécule d'eau.
Il y aura plus de bulles provenant du crayon d'hydrogène car il y a deux fois plus d'hydrogène que d'oxygène dans chaque molécule d'eau.
- Si vous ne trouvez pas de crayons graphite, vous pouvez utiliser de petits morceaux de fil à la place et les enrouler simplement autour de la batterie à une extrémité et laisser l'autre extrémité dans l'eau. Cela a le même effet que les crayons.
- Essayez d'utiliser une batterie de taille différente. Cela affectera la taille du courant qui traverse l'eau, ce qui affectera à son tour la vitesse à laquelle les molécules d'eau se séparent.
En rendant l'eau plus conductrice, le courant de la batterie circule plus facilement, ce qui permet à l'eau d'être divisée plus efficacement en hydrogène et oxygène.
- Faites cette expérience sous la supervision d'un adulte pendant que vous travaillez avec de l'électricité et des gaz qui, bien que peu probables, peuvent être nocifs.
- Une fois que vous avez ajouté un électrolyte comme du sel pour augmenter la conductivité, sachez simplement qu'une petite quantité de sous-produit chloré est créée. Ce n'est pas suffisant pour être dangereux, mais vous remarquerez peut-être une odeur subtile de chlore.
- 2 crayons #2
- 1 batterie 6 ou 9 volts
- Verre de 350 millilitres (12 fl oz)
- 2 pinces crocodiles
- Taille-crayon
- Sel de table
Questions et réponses
- Serait-il sécuritaire de respirer du chlorure?Non. Le chlorure est un gaz extrêmement dangereux et ne doit en aucun cas être inhalé. Heureusement, il n'y aura qu'un tout petit peu de chlorure présent dans cette expérience et ne devrait pas vous causer beaucoup de dommages - à moins que vous n'utilisiez une batterie à très haute tension. Néanmoins, ce serait une bonne idée d'éviter d'inhaler des gaz chlorés, quelle qu'en soit la quantité.
- Comment filtrer l'oxygène du chlorure gazeux?Vous ne pouvez pas.
- Comment puis-je stocker mon oxygène séparé?Vous ne pourrez pas stocker l'oxygène que vous produisez à partir de cette méthode en raison de la température.
- Cette activité est-elle sans danger pour la sixième année?Tout dépend des précautions de sécurité prises lors de l'expérience. L'hydrogène est facilement inflammable et nécessite de l'oxygène pour brûler. Avant de présenter l'expérience devant la classe, assurez-vous de bien comprendre le processus. Des équipements de sécurité tels que des lunettes et des gants sont recommandés.
- Que signifient 4e- et 4H+ dans la réaction 2 H2O > 4e- + 4H+ + O2?4e- est le transfert d'électrons et le 4H+ montre que l'hydrogène a une charge globale positive en perdant ses électrons. Le processus peut être prédit à partir du tableau périodique. L'hydrogène a une affinité électronique plus faible, il perdra donc ses électrons avant l'oxygène. L'affinité se déplace de gauche à droite et de bas en haut. La fluorine a la plus haute affinité. Le courant électrique est l'énergie qui libère les électrons, brisant le lien entre l'hydrogène et l'oxygène.
- Si l'hydrogène est oxydé, s'enflammera-t-il?L'hydrogène ne s'enflamme pas lorsqu'il est combiné avec de l'oxygène. Cependant, l'oxygène alimentera la flamme.
- Comment stocker l'hydrogène gazeux séparément?L'hydrogène est moins dense que l'oxygène, il devrait donc monter jusqu'en haut du récipient, bien que vous ne puissiez pas le voir. Dans cet esprit, théoriquement, si vous utilisiez une bouteille plutôt qu'une tasse et disposiez d'un petit tube pour évacuer l'hydrogène, vous pourriez potentiellement stocker l'hydrogène séparément. Bien que l'hydrogène soit hautement inflammable/peut être explosif, il n'est donc pas recommandé de le stocker en grande quantité. Si vous voulez commencer à devenir technique, vous pouvez également acheter des capteurs qui reconnaissent la présence d'O2 et de H2, que vous pouvez utiliser en plus de petites pompes afin de pouvoir séparer l'hydrogène produit et l'utiliser comme source de carburant.
- Cette activité est-elle sans danger pour les enfants autour de la 5e année?L'hydrogène gazeux est extrêmement inflammable et brûle chaque fois que de l'oxygène est introduit. Si vous faites cela, assurez-vous qu'un adulte compétent qui comprend le processus soit inclus.
- Cette activité sera-t-elle dangereuse pour un projet scientifique de quatrième année?Oui! C'est dangereux car l'hydrogène est hautement inflammable et l'O2 ne fera qu'alimenter la flamme.
- J'ai essayé ceci mais aucun effet n'est perceptible. J'ai ajouté du sel et vérifié l'alimentation de la batterie. Comment puis-je réparer cela?Vous pouvez essayer de rapprocher les électrodes. S'ils sont loin, l'électricité ne sera pas conductrice. Vous pouvez également essayer d'utiliser du bicarbonate de soude à la place du sel.
Questions sans réponse
- Puis-je voir un exemple de tableau ou de graphique pour le projet de fabrication d'oxygène et d'hydrogène à partir de l'eau par électrolyse?
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