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14. Februar 2020

Was passiert mit dem Wasser, wenn es durch Gleichstrom ionisiert wird?

Ionisierung
Wissenschaft
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14. Februar 2020
Beim Durchfluss von Gleichstromwasser wird es elektrolysiert. Die Wassermoleküle werden in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Damit dies jedoch geschehen kann, muss das Wasser alle Verunreinigungen enthalten, die seine Leitfähigkeit erhöhen. Um dies besser zu verstehen, wenden wir uns der Chemie und Physik des Elektrolyseprozesses zu: im Normalzustand ist Wasser meist in Form von neutralen Molekülen, die sich in der Lösung chaotisch bewegen. Aber auch im gut gereinigten Wasser gibt es Ionen, d.h. geladene Partikel, die bei der Zersetzung von Molekülen entstehen. Wassermoleküle zerfallen nach Kollisionen zu Ionen, bei denen eine ausreichende Menge an Energie freigesetzt wird, um das Wasserstoffatom mit der OH-Gruppe zu polarisieren und Bindungen zu lösen. Je mehr sie sind, desto besser ist die Leitfähigkeit der Lösung - ihre Fähigkeit, Elektronen zu transportieren. Mit einer geringen Menge an Ionen, die in einem gut gereinigten Wasser beobachtet wird, ist die Leitfähigkeit sehr gering, so dass dieses Wasser fast unmöglich ist, sie aufzunehmen und einer Elektrolyse zu unterziehen. Werden der Lösung jedoch Salze wie Natriumcarbonat zugesetzt, erhöht es deutlich die Leitfähigkeit und ermöglicht die Wasserelektrolyse. Wenn ein Wassermolekül elektrolysiert wird, nimmt es Elektronen auf und spaltet sich in Wasserstoff und Sauerstoff auf. Aber nicht alle Salze werden für einen besseren Start dieses Prozesses geeignet sein. Zum Beispiel erlaubt normales Speisesalz, Natriumchlorid, keine Wasserelektrolyse an beiden Elektroden. Stattdessen gibt eine der Elektroden Chlor und keinen Sauerstoff ab. Auf der anderen Seite wird auch Wasserstoff freigesetzt. All dies wird durch einfache Regeln für die Auswahl von Kationen und Anionen von Salzen geregelt, die der reaktionären Umgebung zugesetzt werden.
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