Veden elektrolyysi

2 H₂O O₂+ 2 H₂
Hoffmanin laitteeseen pannaan vettä, jossa on muutama pisara fenoliftaleiinia ja hieman laimeaa rikkihappoa (elektrolyytiksi). Hanat suljetaan, kun putkista on poistettu ilma. Laite tuetaan hyvin statiiviin ja elektrodit yhdistetään jännitelähteeseen.



	Valokuvat © A. J. Meixner
Hoffmanin laite elektrolyysin alussa	Elektrolyysin loputtua viedään hehkuva puutikku anodiputken suulle ja avataan hana. Tikku leimahtaa liekkiin.	Elektrolyysin loppuvaihe

a) Kummassa Hoffmanin laitteen putkessa on happea, kummassa vetyä? Perustele!	Vastaus a
b) Miksi liuos värjäytyy punaiseksi katodin puolella?	Vastaus b
c) Veden elektrolyyttinen hajoaminen on hapetus-pelkistysreaktio. Mikä aine reaktiossa hapettuu ja mikä pelkistyy?	Vastaus c
d) Kirjoita elektrodireaktiot.	Vastaus d
e) Mikä on muodostuvan hapen ja vedyn tilavuuksien suhde? Miksi?	Vastaus e
f) Kuinka suuri jännite tarvitaan veden hajottamiseen?	Vastaus f
g) Miksi Hoffmanin laitteen hanoja ei saa avata yhtäaikaa?	Vastaus g

Laboratorio: Demonstraatioita ja muita kokeita | Sisältö

OPH Etälukion kemia

a)
a)	Anodiputkessa on happea, koska hehkuva tikku syttyy palamaan hanaa avattaessa. Katodiputkessa on vetyä.

b)
b)	Fenoliftaleiini on punaista emäksisessä liuoksessa. Liuokseen tulee siis OH^–-ioneja.

c)
c)	Vesi (sen sisältämä vety) pelkistyy ja vesi (sen sisältämä happi) hapettuu.

d)
	Katodi: 4 H₂O + 4 e^– 2 H₂ + 4 OH^–
	Anodi: 2 H₂O O₂ + 4 H⁺ + 4 e^–

e)
	Vedyn tilavuus on kaksinkertainen verrattuna hapen tilavuuteen.
	2 H₂O 2 H₂ + O₂
	Reaktioyhtälön mukaisesti vedyn ainemäärä on kaksinkertainen happeen verrattuna ja kaasuilla tilavuuksien suhde on sama kuin ainemääräsuhde (samoissa olosuhteissa).

f)
	Elektrodireaktiot (huomaa kirjoitusjärjestys): 2 H₂O + 2 e^– H₂ + 2 OH^–	–0,83 V
	4 OH^– 2 H₂O + O₂ + 4 e^–	–0,40 V
	Elektrodireaktiot lasketaan yhteen, samoin potentiaalit. Reaktioita yhteen laskettaessa käytetään kertomista 2:lla, potentiaaleja ei kerrota ennen yhteenlaskua, vain etumerkki otetaan huomioon reaktion suunnan mukaan.
	2 H₂O 2 H₂ + O₂ (yhteenlaskettuna)	–1,23 V
	Jännitettä siis tarvitaan vähintään:	–1,23 V (ei riitä käytännössä)

g)
	Elektrolyysi on pakotettu reaktio, joka tapahtuu sähkövirran avulla. Vedyn ja hapen reaktio, jossa syntyy vettä, sen sijaan tapahtuu spontaanisti. Pienikin kipinä voisi aiheuttaa räjähdysmäisen nopean reaktion, jos hanat avataan yhtäaikaa.