Разложение воды электричеством

Раздел: 
Русская Химия

56. Разложение воды электричеством

Прибор для разложения воды состоит из трёх колб, две из которых – закрытые, а одна – открытая. Все три колбы заполнены водой и сообщаются между собой в нижней части.

В закрытых колбах размещены электроды. Один из них соединён с отрицательной клеммой внешнего источника электрического тока и называется катодом, а другой соединён с положительной клеммой и называется анодом.

Внешний электрический источник нагнетает электроны на катод и создаёт на нём избыточное электрическое давление. С анода источник электроны отбирает, и там – пониженное электронное давление.

Постепенно повышенное давление электронов катода распространяется на всю катодную колбу, а пониженное распространяется на всю анодную колбу.

И только в направлении от катода в сторону анода электронное давление будет плавно уменьшаться от катодного до анодного. В этом направлении в воде образуется, своего рода, канал с таким плавно изменяющимся электронным давлением.

Сразу скажем, что в процессе разложения воды в катодной колбе собирается водород, а в анодной – кислород.

Прежде чем рассматривать физику разложения, ещё раз представим себе молекулу воды. Она состоит из атома кислорода и примкнувшей к нему молекулы водорода: O(Hm. У атома кислорода контурного жёлоба нет, и поэтому он сам и молекула воды, которую он образует, электрический ток не проводят. Контурный жёлоб есть только у молекулы водорода, но эта молекула располагается с одной стороны атома кислорода и охватывается его стволом.

Разложение молекул воды начинается на катоде.

Под напором избыточного давления электроны переходят с катода на те молекулы воды, которые примыкают к нему своей водородной стороной. При достижении  порогового значения избыточного давления электроны, как клин, отделяют в каждой такой молекуле воды молекулу водорода от атома кислорода.

Отрыв происходит так резко, что атом кислорода разворачивается и своим теперь уже открытым жёлобом оказывается направленным в противоположную сторону от катода.

На его открытом жёлобе будет уже повышенное давление электронов.

Среди примыкавших к оторванным атомам кислорода молекул воды окажутся и те, которые будут повёрнуты к ним своими водородными сторонами.

С ними произойдёт то же самое, что и с теми, которые примыкали к катоду, тоесть при пороговом избыточном давлении электроны, как клин, отделят в них молекулы водорода от атомов кислорода.

При этом часть электронов с предыдущего атома кислорода переместится на вновь разорванную молекулу воды.

В этот момент каждая оторванная молекула водорода оказывается между двух атомов кислорода и прилипает к тому из них, в сторону которого она получила толчок во время отрыва.

Таким образом молекула водорода перескакивает с одного атома кислорода на другой в сторону катода.

Если мы начнём рассматривать процесс дальше, то заметим, что и все другие оторванные молекулы водорода будут перескакивать с атома на атом кислорода в сторону катода. Такой процесс будет продолжаться на всём протяжении канала от катода до анода.

Это произойдёт и с теми молекулами воды, которые примыкают к аноду. Электронные клинья оторвут от них молекулы водорода, и те, сорвавшись, уйдут в направлении к катоду.

С освободившихся атомов кислорода избыточные электроны перейдут на анод.

Как видим, на всём протяжении канала от катода до анода молекулы водорода перепрыгивают с одной молекулы воды на другую в сторону катода.

В результате на катоде появляются свободные молекулы водорода, а на аноде – свободные атомы кислорода.

Собираясь в пузырьки, они поднимаются вверх и скапливаются над водой. Атомы кислорода при этом объединяются в молекулярные пары O2.

Так как электроны перескакивают только на те молекулы воды, которые повёрнуты к ним своими водородными сторонами, можно подумать, что прочие молекулы воды распадаться не будут. Но учитывая то, что в процессе разложения происходят интенсивные движения частиц, затрагиваемые ими молекулы воды будут случайным образом разворачиваться и принимать подходящие положения.

 

Итак, в процессе электрического разложения воды происходят два вида перескоков с молекулы на молекулу:

  • электроны перескакивают в направлении от катода к аноду;
  • молекулы водорода перескакивают в направлении от анода к катоду.

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга