電気分解によって水から酸素と水素を分離する方法

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ステップ
パート1/2：機器を準備する
パート2/2：実験を行う
チップ
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水分解プロセス（H₂O）電気を使用してその構成要素（水素と酸素）に電気分解と呼ばれます。電気分解の結果として得られるガスは、それ自体で使用できます。たとえば、水素は最もクリーンなエネルギー源の1つとして機能します。このプロセスの名前は少し巧妙に聞こえるかもしれませんが、適切な機器、知識、および少しの経験があれば、実際には思ったよりも簡単です。

ステップ

パート1/2：機器を準備する

1 350mlのグラスを取り、それに温水を注ぎます。 ガラスを縁まで満たす必要はありません。ほんの少しの水で十分です。冷水でもかまいませんが、温水の方が電気を通します。
- 水道水とボトル入り飲料水の両方で十分です。
- 温水は粘度が低いため、イオンが動きやすくなります。
2 大さじ1杯（20グラム）の食塩を水に溶かします。 グラスに塩を注ぎ、水をかき混ぜて溶かします。これにより、生理食塩水が作成されます。
- 塩化ナトリウム（つまり、食卓塩）は、水の導電率を高める電解質です。水だけでは電気を通しません。
- 水の電気伝導率を上げると、バッテリーによって生成された電流が溶液をより簡単に通過し、分子をより効果的に水素と酸素に分解します。
3 両端の硬い鉛筆と柔らかい鉛筆を2本削って、芯を露出させます。 鉛筆から消しゴムを取り除くことを忘れないでください。グラファイトロッドは両端で突き出ている必要があります。
- グラファイトロッドは、バッテリーを接続するための絶縁電極として機能します。
- グラファイトは水に溶解したり腐食したりしないため、この実験に適しています。
4 ガラスの上に置くのに十分な大きさの段ボールのシートを切り取ります。 厚紙に2つの穴を開けてもたるまない、かなり厚い厚紙を使用してください。靴箱などから正方形のピースを切り取ります。
- 段ボールは、鉛筆がガラスの側面や底面に触れないように、鉛筆を水中に保持するために使用されます。
- 段ボールは非導電性なので、ガラスの上に安全に置くことができます。
5 鉛筆を使って段ボールに2つの穴をあけます。 段ボールに鉛筆で穴を開けます。この場合、段ボールはしっかりと固定され、滑ることはありません。グラファイトがガラスの側面や底面に触れないように注意してください。触れないようにすると、実験に支障をきたします。

パート2/2：実験を行う

1 ワニ口クリップ付きの1本のワイヤーを各バッテリー端子に接続します。 バッテリーは電流源として機能し、クランプとグラファイトロッドを備えたワイヤーを介して、電流が水に到達します。クランプ付きの一方のワイヤーをバッテリーのプラス端子に接続し、もう一方をバッテリーのマイナス端子に接続します。
- 6ボルトのバッテリーを使用してください。お持ちでない場合は、代わりに9ボルト電池を使用できます。
- 適切なバッテリーは、電気用品店またはスーパーマーケットから入手できます。
2 ワイヤーのもう一方の端を鉛筆に接続します。 金属ワイヤークランプをグラファイトロッドにしっかりと取り付けます。クリップがグラファイトロッドから滑り落ちないように、鉛筆からもう少し木をはがす必要があるかもしれません。
- したがって、回路を閉じると、バッテリーからの電流が水を流れます。
3 鉛筆の自由端が水に沈むように、ボール紙をガラスの上に置きます。 段ボールのシートは、ガラスの上に置くのに十分な大きさでなければなりません。鉛筆の正しい配置を乱さないように注意してください。
- 実験を成功させるには、グラファイトがガラスの壁や底に触れてはいけません。これをもう一度確認し、必要に応じて鉛筆を調整します。
4 水が水素と酸素に分解するのを見てください。 水に浸したグラファイトロッドから気泡が発生し始めます。これらは水素と酸素です。水素は負極で放出され、酸素は正極で放出されます。
- ワイヤーをバッテリーとグラファイトロッドに接続するとすぐに、電流が水を流れます。
- 各水分子は2つの水素原子と1つの酸素原子で構成されているため、負極に接続されている鉛筆上にさらに気泡が形成されます。

チップ

グラファイトシャフト付きの鉛筆がない場合は、代わりに2本の小さなワイヤーを使用できます。各ワイヤーの一方の端を対応するバッテリーポールに巻き付け、もう一方の端を水に浸すだけです。結果は鉛筆と同じになります。
別のバッテリーを使用してみてください。流れる電流の量はバッテリーの電圧に依存し、バッテリーの電圧は水分子の分裂速度に影響を与えます。