FamilyLifestyle

Artigo familiar com os melhores conselhos.

Dividindo a água em hidrogênio e oxigênio –

9 min read

[ad_1]

Nesta atividade, usaremos eletricidade produzida quimicamente em uma bateria para mostrar como o fluxo de eletricidade através da água faz com que a água se divida em hidrogênio e oxigênio. Este processo de passagem de uma corrente elétrica através de uma solução ou substância é chamado de eletrólise.

Como uma visão geral, a eletricidade é definida como o fluxo de elétrons de uma molécula para outra dentro de uma substância e pode ser produzido usando seis métodos diferentes. Isso inclui:

  • Reação química
  • Atrito
  • Aquecer
  • Leve
  • Magnetismo
  • Pressão

Alimentamos muitos itens, de lanternas a relógios, usando a reação química das baterias. Antes de iniciarmos esta atividade, vamos examinar o que há dentro da bateria.

O que há dentro da bateria

De acordo com a empresa de baterias Energizer, os seguintes produtos químicos estão dentro de uma bateria de 9 volts, AA, AAA, C e D: “…aço e uma mistura de zinco/manganês/potássio/grafite, com o restante consistindo de papel e plástico.” Veja os recursos no final desta postagem para saber mais sobre como as baterias funcionam.

Dividindo a água em hidrogênio e oxigênio - o que há na bateria.

Os produtos químicos da bateria começam a reagir quando você coloca a bateria no circuito e completa o circuito. Por exemplo, neste post Build a Circuit, quando o circuito estiver completo, o LED no cartão de felicitações acende.

Outro exemplo é quando você coloca pilhas em uma lanterna e pressiona um botão para acender a luz. O botão é pressionado e o circuito é concluído, então a bateria alimenta a lâmpada da lanterna.

Cada bateria tem um terminal positivo e negativo. Quando o circuito está completo, os elétrons criados pela reação química fluem da extremidade negativa da bateria para a extremidade positiva. Se o fio estiver conectado, o fluxo de elétrons produzido pela reação química flui através do fio ou metal que está conectado ao lado positivo da bateria.

divisão de água - usando massa terminal negativo e positivo

Nesta atividade, usaremos eletricidade produzida quimicamente em uma bateria para dividir a água em hidrogênio e oxigênio. Esse processo é chamado de eletrólise. Falaremos um pouco mais sobre a eletrólise.

A água é um produto químico simples feito de dois gases – hidrogênio e oxigênio. Cada molécula de água tem dois átomos de hidrogênio para cada átomo de oxigênio. H2O é a fórmula química de uma molécula de água.

Vamos ver o que acontece!

Divisão da água em hidrogênio e oxigênio

Se uma corrente elétrica passar pela água entre eletrodos (O eletrodo é um condutor usado para fazer contato elétrico com uma parte não metálica de um circuito.), a água é dividida em duas partes: oxigênio e hidrogênio. Este processo é chamado eletrólise e é usado em uma variedade de indústrias, como a produção de metais como o alumínio. Se um dos eletrodos for metálico, ele será coberto ou revestido com qualquer metal da solução. É assim que os objetos são banhados a prata.

Antes de começar, vamos fazer uma rápida revisão de alguns termos-chave da química – soluto, soluto e solvente. Uma solução é uma mistura homogênea composta de duas ou mais substâncias. Uma substância aberta é uma substância que é adicionada e dissolvida em outra substância. Um solvente é o que dissolve um soluto. Neste procedimento, o sal é o soluto, a água é o solvente. Sal e água misturados são a solução.

Divisão da água em hidrogênio e oxigênio

Nesta atividade, seu filho usará a eletrólise para dividir a água em hidrogênio e oxigênio.

Tempo de preparação20 min

tempo ativo25 min

  • 30 polegadas 20 ou 22, trançado, fio elétrico
  • 2 Lápis número 2, apontado
  • 1 1/2 colheres de chá sal de mesa
  • 1 peça cartão
  • Tesouras
  • Uma colher ou vareta de vidro
  • 12 onça Água quente, não fervendo
  • 1 bobina Fita isolante
  • 1 bateria de 9 volts
  • Proteção ocular para todos os alunos
  • Um par de desencapadores de fios, se você os tiver. Caso contrário, um adulto terá que usar os meios à sua disposição para retirar cerca de uma polegada da bainha externa do fio para revelar os fios internos.
  • Cortadores de fio
  • Afie cada lápis nas duas pontas.

  • Corte o papelão para caber sobre o vidro. Um tamanho de 3” x 5” funciona bem.

  • Empurre dois lápis no papelão cerca de uma polegada de distância.

  • Despeje 12 onças de água morna em um copo medidor, adicione sal e mexa até que o sal se dissolva. Deixe descansar por cerca de 3 a 5 minutos.

  • Corte o fio em dois pedaços de 15″ usando um alicate de corte.

  • Um adulto deve fazer esta etapa. Descasque cerca de uma bainha externa do fio, expondo os fios por baixo. Se você tiver um descascador de fios, é super fácil. Caso contrário, um adulto terá que remover o invólucro.

  • Enrole uma ponta de cada pedaço de arame em volta do “lápis” do lápis grafite. Estamos apenas tentando instalá-lo corretamente. Ele ficará desconectado quando você tentar conectar a outra extremidade à bateria. Então, por enquanto, estamos apenas tentando moldá-lo para caber. Remova-os da ponta da caneta.

  • Enrole uma ponta (a ponta que NÃO foi enrolada no lápis) de cada fio no terminal da bateria. Prenda com fita isolante.

  • Você precisará de um assistente para esta parte. Coloque o porta-lápis de papelão em água salgada e prenda os fios no lápis. Você pode colar o fio na ponta de grafite dos lápis. A parte metálica do lápis na água não deve ser tocada. Não toque nas extremidades expostas do fio.
  • Certifique-se de que todas as conexões estejam seguras. Como você pode dizer que a eletricidade está presente, olhe para borrachas de lápis. o que está acontecendo? O que você acha que faz as bolhas?

Conclusão

Por meio desse processo de eletrólise, os alunos dividem a água em componentes de hidrogênio e oxigênio, visíveis pelas bolhas. Notamos mais bolhas de hidrogênio do que de oxigênio.

Ao dividir a água em hidrogênio e oxigênio, hidrogênio e oxigênio gasosos são formados.  A imagem mostra bolhas criadas pelo gás hidrogênio.

O que acontece quando a água se divide em hidrogênio e oxigênio?

Na eletrólise, os elementos conectados são separados quando uma corrente elétrica passa por eles. Nesse processo, separamos a água que estava na solução do sal, o que resultou na separação de oxigênio, hidrogênio, sódio e cloreto. Vamos dar uma olhada no que aconteceu.

Neste processo, o sal (cloreto de sódio ou NaCl) é dissolvido em água. Isso torna os íons de cloreto de sódio disponíveis na água. Também temos hidrogênio e oxigênio que compõem a água. Lembre-se, a água é simbolizada como H20 – existem dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.

Em uma bateria de 9 volts, o terminal circular menor é o terminal positivo e o terminal hexagonal maior é o terminal negativo.

Os lápis são nossos eletrodos quando o fio é conectado ao terminal da bateria e a ponta do grafite no lápis.

Quando os fios são conectados à bateria e o metal aos lápis, os elétrons fluem através do grafite para a “mina” do lápis e para a solução.

À medida que a eletricidade da bateria passa pelos eletrodos (condutores) e entra na solução, a solução de água e sal é dividida em hidrogênio, oxigênio e cloro gasoso. Lembre-se, o cloreto de sódio é um sal. O gás cloro vem do cloreto de sódio – NaCl.

Mais bolhas vêm do eletrodo conectado ao terminal negativo da bateria. Estas são bolhas de hidrogênio.

Menos bolhas aparecem no eletrodo conectado ao terminal positivo da bateria. Estas são principalmente bolhas de oxigênio com algumas bolhas de gás cloreto. O gás cloreto é uma quantidade muito pequena.

Com esse processo de eletrólise, você divide a água em seus componentes de hidrogênio e oxigênio, visíveis como bolhas. Notamos mais bolhas de hidrogênio do que de oxigênio.

O processo é um pouco mais quimicamente envolvido. Explicamos em termos mais avançados no final desta seção. Por favor, use esta explicação se for apropriada para a idade do conhecimento de química do seu aluno.

Por que usamos sal quando separamos a água?

Por que usamos sal na água? A água em si não é um condutor de eletricidade muito eficiente. Usamos sal porque ele libera seus próprios íons na água que ajudam a conduzir eletricidade.

O sal é NaCl – cloreto de sódio. O sal se dissolve na água para formar sódio e uma pequena quantidade de cloro gasoso.

A química por trás da divisão da água em hidrogênio e oxigênio

Existe um processo mais detalhado que explica como as bolhas de oxigênio se formam e por que as bolhas de hidrogênio são maiores e mais numerosas. Temos uma explicação abaixo. É usado no que se refere ao conhecimento de química dos alunos.

A equação química para dividir a água neste processo de eletrólise é:

energia (energia elétrica) + 2 H2O -> O2 + 2 H2 .

Quando temos todos os fios conectados à bateria e as pontas metálicas do cabo, temos um fluxo de elétrons.

No eletrodo negativo, a carga negativa desloca os elétrons para uma solução de água e sal (cloreto de sódio). Então, como esperamos, o lado positivo deve aceitar esses elétrons para que haja um forte fluxo de elétrons.

No entanto, a água não é um bom condutor. As moléculas de água são divididas em íons de hidrogênio carregados positivamente e íons de hidróxido carregados negativamente. Um íon de hidrogênio é um átomo de hidrogênio sem seu elétron. Agora é positivo.

Para onde foi esse elétron? O oxigênio roubou! O oxigênio atrai um elétron do hidrogênio com mais força.

Então, em solução, acabamos com um íon de hidrogênio (H+) e um íon de hidróxido (OH-)

H2O -> H+ + OH-

H+ pega elétrons e com o elétron se torna um átomo de hidrogênio. As duas bolhas de hidrogênio se combinam e se movem para a superfície como bolhas.

O que acontece com o íon hidróxido?

O íon hidróxido OH- atrai o eletrodo carregado positivamente. O eletrodo remove o elétron roubado. O íon hidróxido se mistura com três outras moléculas de hidróxido para formar 4OH-. Isso resulta em 1 molécula de oxigênio e duas moléculas de água.

4 OH- > O2 + 2 H2O

Vemos o oxigênio na forma de bolhas. Mas apenas uma molécula de oxigênio é produzida, e é por isso que vemos menos bolhas no lado do ânodo.

O que acontece com as duas moléculas de água que são formadas? A água também é devolvida à solução. Muita coisa acontece quando a água é dividida em seus componentes por eletrólise!

Lição sobre hidrogênio e oxigênio com impressão5 1

Pegue um pacote de água de divisão

Solicitar Imprimíveis

Digite seu endereço de e-mail abaixo e enviaremos modelos e circuitos imprimíveis. Você será adicionado à nossa comunidade de e-mail. Se você já faz parte da nossa comunidade, não tem problema! Você pode cancelar a inscrição a qualquer momento seguindo os links em nossos e-mails. Obrigada!

Recursos relacionados que você pode gostar

Como funcionam as baterias do Energizer

O que há dentro de uma bateria da Energizer

Fazendo montagens simples e cartões de felicitações leves

Testando as propriedades da água

Atividade de eletricidade estática

Ciência da Eletricidade do US Energy Information Service

Baterias, circuitos e transformadores do US Energy Information Service

[ad_2]

Source link

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *