Как образуются водород и кислород при электролизе воды? Объясните механизм процесса.

Question

В школьных учебниках написано, что при электролизе вода диссоциирует (распадается) на ионы Н+ и ОН-. Но нет объяснения этого процесса. Как именно происходит разрыв молекул воды (под действием каких сил) ? Куда потом устремляются образовавшиеся ионы? Н+ двигается к катоду, а ОН- к аноду? В результате чего проходит их последующая сборка в молекулярные водород и кислород (ведь в результате электролиза воды образуются именно эти газы) ? В учебниках и интернете нет простых и понятных объяснений. Все отделываются общими фразами: мол, образуется то-то и то-то. А как это происходит, никто не говорит. Складывается такое впечатление, что этот вопрос еще не достаточно хорошо изучен, и никто не может дать толкового объяснения, чтобы даже школьнику (т. е. мне) было понятно. )

Answer 1

Вода - электролит, из-за диссоциации воды. Подавая ток на химически инертные токопроводы мы запускаем электрохимическую реакцию - вкачивая в ионы ток, разлагаем электролит на элементы.

Answer 2

Вы правы, нам в наших школах это не объясняли. И, не имея таких объяснений, остаётся предположить, что это происходит под воздействием каких-то силовых полей или излучений, которыми пронизано всё проницаемое для них, даже вакум.

Answer 3

Да, мне, как и Вам, в школе этого не объяснили. Хотя я закончил все 11 классов. А как ни странно в иностранной гимназии (в Швеции, у них там 10 и 11-ого классов нету, но есть гимназия, с сответствующим углублённым уровнем подготовки по некоторым предметам) . Представьте мой конфуз, когда веря своей учительнице физики я начал спорить со Шведской учительницей химии о том, что вода не диссоциирует и сответственно ток не проводит. а потом я узнал что я неправ (и сответственно учительница, которая меня этому научила) , а шведка права .

В общем нас многому не учат, а если Вам попадётся плохой учитель, то каждое его утверждение ещё и перепроверять приходится : (

А происходит процесс приблизительно следующим образом:
1. Ионы водорода и кислорода уже есть в воде до подачи электрического тока. Именно благодаря этому через воду ток и проходит, хотя слабо. А находятся они там потому, что молекулы являются полярными, потому под действием других молекул некоторые из них просто разрываются в следствии электромагнитного воздействия других молекул. То есть молекулу можно представить как некий маленький магнитик с полюсами. Если к нему поднести ещё несколько таких же магнитиков в правильной ориентации, то они этот магнитик разорвут на 2 части (растягивая в разные стороны) . Но чистая вода плохо проводит электричество, потому что там на каждую "разорванную" молекулу приходится то ли одна, то ли две целые, которые ток, сответственно, не проводят, а просто при подаче тока ориентируются сответствующим образом (как маленькие магнитики)

2. Ну а раз ионы уже присутствуют в воде до подачи электричества, то дальше процесс очевиден. Положительный ион при подаче тока поплывёт в сторону отрицательного электрода, а отрицательный ион в сторону положительного. Как только ион приблизится к электроду, он отдаст свой лишний электрон или получит недостающий и превратится в полноценный атом. Таким образом пара разно заряженных ионов проводит электрический ток, а сами ионы превращаются в обычные атомы.

Ну, вроде ничего не забыл . Надеюсь я Вам помог с пониманием этого явления.

Answer 4

Вопрос изучен хорошо и давно. Только у меня встречный вопрос, а вы не знаете, почему в первом и даже в 10 классе не изучают решения систем дифференциальных уравнений, а ведь с их помощью можно описать любой процесс? А может беда в том, что даже 10-классники не имеют сответствующей математической подготовки, чтобы понять как решать эти системы? У вас тот же случай. Начиная с вопроса, куда двигаются ионы - объяснить несложно, если вы знаете физику на уровне школьной программы 9 -10 класса. А вот почему происходит диссоциация молекул, а потом рекомбинация ионов водорода и ионов гидроксила - несколько трудне, причина в отсутствии у вас сответствующих знаний. Если вам интересна эта тема, то готов побеседовать о ней с вами в скайпе