電気分解で酸素と水素を生成する方法

電流を利用して水分子を酸素分子と水分子に分解する、つまり水を酸素と水素に分解するプロセスを電気分解と呼びます。複雑に聞こえますが、やり方がわかっていて基本的な実験設備があれば簡単に実行できます。

ステップ

1. 1直径7.5cmのグラスに水を3/4ほど入れます。
2. 2水にスプーン一杯の塩を加えます。塩は電気を伝導するのに役立ちます（塩化物の添加により電気分解中に塩素ガスが生成されますが、電流がそれほど大きくない限り、不純物ガスの量は多くありません）。
3. 3ガラスを段ボールで覆います。次に、長さ 30 ～ 60 cm のワイヤー 2 本を 5 cm 間隔で段ボールに挿入し、ワイヤーの 5 ～ 7 cm を水に浸します。
4. 4ワイヤのもう一方の端を 9 ボルト電源のプラス極とマイナス極に接続します。すぐに、水中の電線の近くに泡が形成され、負極端子で水素が生成され、正極端子で酸素が生成されるのがわかります。
5. 5大量の水素または酸素を準備する場合は、必要に応じて次の手順に進みます。それ以外の場合は、手順 5 に進みます。小さな容器（注射器が最適）と、容器を逆さまにして固定するためのもの（通常はテープ）が必要になります。
6. 6小さな容器をグラスの中に沈めます。小さなカップを水から取り出したり、小さなカップの口を上に向けたりしないでください。代わりに、小さな容器を逆さまにして、小さな容器の口が大きなカップの底に触れるようにします (注射器を使用する場合は、注射器の前面にある小さな開口部を水に挿入し、コアロッドを引き出して水を入れ、直接手順 9 に進みます)。
7. 7小さなカップをゆっくりと上に引き上げますが、水から持ち上げないでください。最終的な効果は、小さなカップが水面上に突き出て、水で満たされることです（圧力によって水が小さなカップ内に保持されます）。
8. 8テープやペンチなどを使って小さいカップを固定します。
9. 9電線のプラス端子とマイナス端子を小さな容器に挿入します。
10. 10小さな容器にガスが満たされたら、取り外すことができます。広告する

ヒント

• 炭素棒を取り出すために（またはその他の理由で）バッテリーを分解しないでください。バッテリーには腐食性物質や毒性物質が含まれています。鉛筆の芯は炭素棒の優れた供給源であり、便利で無害です。
• 2本の尖らせた鉛筆の芯の一方の端を電線に接続し、もう一方の端を水の中に挿入します。こうすることで、反応中に生成された泡がよりはっきりと見え、観察しやすくなります。
• 観察結果を記録します。
• 直流電気分解のみ使用可能です。
• いくつかの金物店では、同じピンが付いた小さなプラチナ製の部品を購入できますが、それほど高価ではありません。プラチナは酸化されにくいため、優れた陽極材料です。
• 創造的になりましょう。水に食べ物を加えると、反応してたくさんの泡が発生します。
• 段ボールの継ぎ目の大きさが反応に影響しない場合。
• 反応によって生成されるガスの量は電流と正の相関関係にあります。電流を増やすには、より高い電圧をかける（コンピュータの電源のように）、水の抵抗を減らす（塩を追加するが、多すぎない）、または 2 つの電極を近づけるなどの方法があります。
• 食塩水から発生する有害な塩素ガスが心配な場合は、塩の代わりに重曹を使用すると無害なガスが発生します（ただし、反応が少し遅くなる場合があります）。

警告する

• 電解質として食塩水を使用すると、酸素が生成される電極で有毒な塩素ガスも生成されます。溶液が緑色に変わった場合は、反応中に大量の塩素ガスが発生したことを意味し、すぐに反応を停止する必要があります。
• 水素を爆発させたい場合は、注意して保護対策を講じてください。可能であれば、爆発の中心から離れる時間を確保するために、遠隔点火システムを備えてください。しかし、水素が少量であれば、これは必要ありません。
• 水素と酸素の混合物は爆発します。したがって、水素と酸素を集めるために 1 つの容器を使用しないでください。水素自体は可燃性ガスであり、水素と酸素を2対1の割合で混合すると（電気分解反応で生成されるガスの比率はおよそ2対1）、水素爆発は最も強力になります。

準備が必要です

• 小さなカップ
• 厚紙
• 水
• ワイヤー（または2番鉛筆、または乾電池の炭素棒）
• 注意：バッテリーには有毒物質が含まれているため、分解する際には注意してください。
• 塩（または重曹、レモン汁、酸性またはアルカリ性のものであれば何でも使えます）
• 9V 電源 (これより高い電圧でもかまいませんが、9V 未満にはなりません)
• オプション: 小さな容器（高さ7.5cm以下）または注射器（推奨）