لتحليل الكهربائي للماء
التحليل الكهربائي للماء هو عملية يتم فيها تحويل الماء إلى غازي الأكسجين و الهيدروجين بمساعدة تيار كهربائي (هذه العملية لا تحدث تلقائيا) يمر في الماء الذي يحتوي على أيونات حرة الحركة (محلول إلكترولايتي).
خلية التحليل الكهربائي تتكون من وعاء يحتوي على قطبين (في العادة فلزات خاملة كالبلاتين) موصولان بمصدر كهربائي (في الغالب بطارية 6 فولت) و مغموسان في الماء الإلكترولايتي (الذي يحتوي على أيونات حرة الحركة). هذه الأيونات قد يكون مصدرها حمض أو قاعدة أو ملح، و الهدف من وجودها هو حمل التيار الكهربائي في الماء. يجب هنا التدقيق في نوع الأيونات المضافة بحيث لا تتدخل كيميائيا في تفكك الماء إلى أكسجين و هيدروجين. الأيون الموجب قد يكون أيون لأحد الفلزات القلوية أو القلوية الأرضية لأن هذه الأيونات اختزالها يكون أصعب من اختزال أيون الهيدروجين. كما يمكن للأيون الموجب أيضا أن يكون هيدروجين (في حالة الحمض). أما الأيون السالب فيمكن أن يكون أيون الهيدروكسيد أو أيون آخر تأكسده يكون أصعب من تأكسد أيون الهيدروكسيد مثل أيون الكبريتات SO4 2-. (الذي إن تأسد يتحول إلى بيرسلفات S2O8 2- و بجهد تأكسد -2.05 فولت).
في هذه الخلية على القطب السالب يحدث اختزال لأيون الهيدروجين ويتحول إلى غاز الهيدرروجين وفق المعادلة التالية و بجهد اختزال – 0.83 فولت.
2H2O(l) + 2e →H2 (g) + 2 OH- (aq)
على القطب الموجب يحدث تأكسد لأيون الهيدروكسيد و يتحول إلى غاز الأكسجين وفق المعادلة التالية و بجهد اختزال -1.23 فولت.
2H2O(l) → 4e + O2 (g) + 4H+ (aq)
مجمل التفاعل في الخلية إذن هو
2H2O(l) →2H2 (g) + O2 (g)
إذن حجم غاز الهيدروجين الناتج هو ضعف حجم غاز الأكسجين عند نفس الظروف من الحرارة و الضغط.
يمكن اجراء هذه التجربة باستخدام فولتميتر هوفمان كما في الشكل التالي:
ويحدث التفاعل كالتالى:
2H2O -----> 2H2 + O2
