Hofmanns vannnedbrytningsapparat

Hofmann elektrolyseapparat

Den Hofmann vannelektrolyse enhet , Hofmann dekomponering apparat eller spalting av vann apparat ifølge Hofmann er en innretning for elektrolytisk spalting av vandige løsninger og, etter august Wilhelm Hofmann heter (1818-1892), som for dette forsøksoppsett. B. beskrevet i sin bok utgitt i 1866. Eksperimentell oppsett ble også brukt som voltameter .

funksjon

Den brukes for eksempel til å demonstrere elektrolytisk nedbrytning av vann . I dette tilfellet er hele apparatet vanligvis fylt med fortynnet svovelsyre , siden rent vann ikke har tilstrekkelig elektrisk ledningsevne. Etter å ha påført en direkte spenning på platinaelektrodene eller karbonelektrodene , genereres gass ved katoden og anoden .

Vannet brytes ned i de to komponentene, oksygen og hydrogen . De resulterende gassene samles i de to målerørene og kan fjernes ved hjelp av en kran. Ved katoden blir oksoniumionene , som ble opprettet ved protolyse av den tilsatte syren, redusert til hydrogen og vannet oksidert til oksygen og oksoniumioner ved anoden .

Katode reaksjon: ${\ displaystyle \ mathrm {4 \ H_ {3} O ^ {+} + 4 \ e ^ {-} \ longrightarrow 2 \ H_ {2} +4 \ H_ {2} O}}$

Anode reaksjon: ${\ displaystyle \ mathrm {6 \ H_ {2} O \ longrightarrow 4 \ H_ {3} O ^ {+} + O_ {2} +4 \ e ^ {-}}}$

Generell reaksjon: ${\ displaystyle \ mathrm {2 \ H_ {2} O \ longrightarrow 2 \ H_ {2} + O_ {2}}}$

Forholdet mellom gassvolumene i bena vil være 1: 2 (oksygen: hydrogen). Imidlertid kan dette forholdet ikke akkurat oppnås, siden oksygen oppløses bedre i vann enn hydrogen i begynnelsen. For å unngå dette problemet, bør eksperimentet løpe noen minutter på forhånd med åpne kraner.

funksjonalitet

De positivt ladede oksoniumionene, som ligger i nærheten av den negativt ladede elektroden, katoden, tiltrekkes av den negative ladningen og blir utladet der, og frigjør hydrogen (katodisk reduksjon). I området med den positivt ladede elektroden, anoden, trekkes elektronene ut av vannet (anodisk oksidasjon). De oksyderte vannpartiklene er ustabile og går i oppløsning, frigjør oksygen og danner oksoniumioner. Oksoniumionene trenger ikke å migrere gjennom løsningen til katoden; de overfører heller sin positive ladning via en nyorientering av hydrogenbindinger gjennom løsningen til katoden:

Denne formen for elektrisk ledning kalles protonledning og er beskrevet av Grotthus-mekanismen .

Se også

• Elektrolysator
• Vannelektrolyse

litteratur

• Oppføring på Hofmanns nedbrytningsapparat. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 21. juni 2014.

weblenker

• Hofmanns nedbrytningsapparat ( Memento fra 12. november 2011 i Internet Archive ) (PDF-fil; 30 kB)

Individuelle bevis

1. ^ August Wilhelm Hofmann: Introduksjon til moderne kjemi: eksperimentell og teoretisk; legemliggjøre ... Walton og Maberly, 1866, s. 55 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk). 
2. Kur Peter Kurzweil: Kjemi . Springer Vieweg, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-08660-2 , s. 198 , doi : 10.1007 / 978-3-658-08660-2 . 
3. ↑ Skript av Helmholtz Society's Quantum Leap School Laboratory: Hydrogen and Fuel Cell (PDF; 8.3 MB).