Ηλεκτρολυτική διάσπαση του νερού ⚡
Το νερό είναι σύνθετη ουσία
Δύσκολα θα φανταζόσουν ότι το νερό που πίνουμε ή που ποτίζουμε τα λουλούδια μας είναι σύνθετη ουσία. Και όμως, με το κατάλληλο πείραμα μπορούμε να διαπιστώσουμε ότι το νερό διασπάται σε δύο αέρια: το υδρογόνο και το οξυγόνο!
Το πείραμα της ηλεκτρόλυσης
Γεμίζουμε μια συσκευή ηλεκτρόλυσης (συσκευή Hofmann) με υδατικό διάλυμα θειικού οξέος 20% v/v. Κλείνουμε το ηλεκτρικό κύκλωμα και παρατηρούμε ότι πάνω από τα δύο καλώδια που καταλήγουν στο εσωτερικό της συσκευής παράγονται δύο αέρια. Μετά από πέντε λεπτά παρατηρούμε τους όγκους των αερίων: διαπιστώνουμε ότι ο όγκος του ενός αερίου είναι διπλάσιος από τον όγκο του άλλου.
Στη συνέχεια:
- Συλλέγουμε σε δοκιμαστικό σωλήνα το αέριο με τον μικρότερο όγκο και βάζουμε μέσα ένα μισοσβησμένο ξυλάκι (παρασχίδα). Το ξυλάκι αναφλέγεται. Το αέριο που ευνοεί την καύση είναι το οξυγόνο.
- Συλλέγουμε, με αντεστραμμένο δοκιμαστικό σωλήνα, το αέριο με τον μεγαλύτερο όγκο. Πλησιάζουμε στο στόμιο του σωλήνα ένα αναμμένο κερί: ακούγεται ο κρότος μιας μικρής έκρηξης. Το αέριο που εκρήγνυται είναι το υδρογόνο.
Τα συμπεράσματα από την ηλεκτρόλυση του νερού
Από το πείραμα προκύπτουν τα εξής συμπεράσματα:
- Το νερό είναι σύνθετη ουσία, αφού μπορεί να διασπαστεί σε δύο πιο απλές ουσίες: το υδρογόνο και το οξυγόνο.
- Ο όγκος του υδρογόνου είναι διπλάσιος από τον όγκο του οξυγόνου.
- Αν ζυγίσουμε τα δύο αέρια, θα βρούμε ότι η μάζα του οξυγόνου είναι οκταπλάσια από τη μάζα του υδρογόνου. Όσες φορές και αν διασπάσουμε οποιαδήποτε ποσότητα νερού, θα προκύπτει πάντα η ίδια αναλογία μαζών υδρογόνου–οξυγόνου. Επομένως, το νερό έχει σταθερή σύσταση:
Είτε διασπάσουμε μια σταγόνα νερό είτε μια ολόκληρη δεξαμενή, η αναλογία των μαζών υδρογόνου και οξυγόνου που θα προκύψουν είναι πάντα 1 προς 8. Αυτή η σταθερότητα της ποσοτικής σύστασης είναι το κύριο χαρακτηριστικό που ξεχωρίζει μια χημική ένωση από ένα απλό μείγμα, του οποίου η σύσταση μπορεί να ποικίλλει.
Χημικά στοιχεία και χημικές ενώσεις
Κάθε ουσία (όπως το νερό) η οποία έχει σταθερή σύσταση και διασπάται σε απλούστερες ουσίες ονομάζεται χημική ένωση. Τις ουσίες που δεν διασπώνται σε απλούστερες τις ονομάζουμε χημικά στοιχεία.
Το υδρογόνο και το οξυγόνο, τα οποία δεν μπορούν να διασπαστούν σε άλλες πιο απλές ουσίες, είναι χημικά στοιχεία. Από τα χημικά στοιχεία παρασκευάζονται οι χημικές ενώσεις.
Τα περισσότερα χημικά στοιχεία είναι μέταλλα, όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, ο χρυσός, ο άργυρος, ο υδράργυρος, το αργίλιο (αλουμίνιο) και ο μόλυβδος. Υπάρχουν όμως και χημικά στοιχεία που είναι αμέταλλα, όπως το οξυγόνο, το υδρογόνο, το άζωτο, ο άνθρακας και το θείο.
Παραδείγματα χημικών ενώσεων είναι το νερό, το διοξείδιο του άνθρακα, το αλάτι (ή χλωριούχο νάτριο), η ζάχαρη και το οινόπνευμα.
Μην ξεχνάς ότι η σταθερή αναλογία 1:8 αφορά τις μάζες υδρογόνου και οξυγόνου, ενώ η αναλογία 2:1 αφορά τους όγκους των δύο αερίων. Δύο διαφορετικά μεγέθη, δύο διαφορετικές αναλογίες — μην τις μπερδεύεις όταν λύνεις ασκήσεις.