Hofmannscher Wasserzersetzungsapparat
Chemie
Basisiwssen
Das Standard-Gerät zur Zerlegung von Wassermolekülen (H20) in Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle (O2 und H2). Der Aufbau ist recht einfach und alle Zutaten sind im Handel frei käuflich. Mit diesem Gerät kann man selbst Wasserstoff prodzieren. Die Funktionsweise ist hier kurz erklärt.
Wozu ist die Säure wichtig?
Sie ist nicht prinzipiell nötig erhöht aber die Effizienz der Reaktion: wichtig für den Erfolg einer Wasserelektrolyse ist das Vorhandensein sogenannter Oxononium-Ionen, das sind Ionen mit der Formel H3O⁺, also positiv geladene Ionen. Solche Ionen entstehen auch in reinem Wasser ständig durch den Prozess der sogenannten Autoprotolyse von Wasser, jedoch in sehr geringer Anzahl[1]. Durch die Zugabe von Säure enstehen sehr viel mehr solcher Ionen als durch Autoprotolyse von Wasser alleine. Siehe auch Autoprotolyse ↗
Die Reaktion an der Anode
Die Anode ist der Pluspol, sie kann Elektronen aufnehmen und aus der Flüssigkeit abtransportieren. An der Anode findet die folgende Reatkion statt: 4H20 → 4H3O⁺ + O2 + 4e⁻. Die vier Elektronen werden sofort von der Anode aufgenommen und über den elektrischen Stromkreis abtransportiert. Die an der Anode erzeugten O2-Moleküe entweichen nach oben als gasförmiger Sauerstoff ↗
Die Reaktion an der Kathode
Die Kathode ist der Minuspol, sie kann Elektronen in die Flüsigkeit abgeben. Gibt die Kathode insgesamt 4 Elektronen an ingesamt 4 Oxonoium-Ionen H3O⁺ ab, findet dabei die folgende Reaktion statt: 4H3O⁺ + 4e⁻ → 4H2 + 4H20. Es entstehen also vier Wasserstoffmoleküle, sie entweichen nach als gasförmiger Wasserstoff ↗
Fußnoten
- [1] August Wilhelm Hofmann: Introduction to modern chemistry: experimental and theoretic; embodying… Walton and Maberly, 1866, S. 55
- [2] Koichi Jeremiah Aoki, Chunyan Li, Toyohiko Nishiumi, Jingyuan Chen: Electrolysis of pure water in a thin layer cell. In: Journal of Electroanalytical Chemistry. Volume 695, 15 April 2013, Pages 24-29.