Como produzir gás hidrogênio e gás oxigênio a partir da água?

Você sabia que é possível fazer um gás explosivo usando exatamente os mesmos átomos da água? Por meio de uma eletrólise, conseguimos quebrar as moléculas de H₂O, transformando-as em H₂ e O₂, que têm a forma de gás. Para realizar o experimento da eletrolise da água será necessário preparar uma solução de sulfato de sódio, Na₂SO₄.

O sulfato de sódio é um pó branco, sem cheiro e de toxidade média quando ingerido. Não causa irritações na pele nem nas membranas mucosas, mas pode causar irritações às narinas e aos olhos quando em grandes concentrações. Não é inflamável. É usado na manufatura de papelão, vidro, papel kraft, cerâmica vitrificada, detergente, fibras têxteis (viscose rayom), tintas e corantes, misturas congelantes, aditivos de alimentos, curtume. Na área medicinal é usado como laxante. Pode ser encontrado em algumas farmácias.

Eletrólise da água (Aquosa)

Material necessário

# 2 eletrodos de fio de cobre grosso (de 2,5 mm) de diâmetro e 20 cm de comprimento, descascados nas extremidades.

# Cuba de plástico feita com o fundo de uma garrafa PET transparente de 2 L.

# 2 seringas de 5 mL de capacidade (sem agulha).

# Massa de modelar ou parafina (para vedar as seringas).

# Tira de isopor que caiba na cuba (para dar suporte às seringas).

# 1 bateria de 6 Volts (bateria de moto) ou 4 pilhas alcalinas de 1,5 V ligadas em série em um porta-pilhas.

# 2 fios de cobre bem finos de aproximadamente 40 cm de comprimento (comprado em loja de materiais elétricos)

# Fita adesiva.

# Água.

# 1 colher de café rasa de sulfato de sódio

Como fazer

Prepare uma solução de sulfato de sódio dissolvendo uma colher rasa de sal em 500 mL de água. Reserve.

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😎Passo-a-passo de como preparar uma solução.

Fure a tira de isopor próximo às extremidades para poder encaixar as duas seringas, lado a lado na placa. Reserve. Vede as pontas das seringas com massa de modelar ou parafina. Reserve.

Remova 2 cm da parte isolante das extremidades de cada fio de cobre grosso para fazer os eletrodos e ajeite seu formato em S para que uma parte dele possa ficar dentro da cuba, encaixada em uma seringa, e a outra fique para fora da cuba para ser ligada, por meio de um fio de cobre fino, a um dos polos da bateria. Se necessário, utilize a fita adesiva para prender o fio de cobre fino ao eletrodo e à bateria.

Coloque a solução aquosa de sulfato de sódio até 2/3 da altura da cuba.

Encha uma seringa completamente com a solução, tape-a com a palma da mão e emborque-a na solução da cuba. Só retire a mão quando a boca da seringa estiver abaixo do nível da solução na cuba, de modo que não fique ar dentro da seringa. Encaixe a seringa no suporte de isopor e arrume dentro dela um dos eletrodos de cobre.

A palavra eletrodo significa caminho para a eletricidade. O eletrodo ligado ao polo positivo da bateria é denominado de ânodo. O eletrodo ligado ao polo negativo é denominado de cátodo.

Repita o procedimento descrito anteriormente com a outra seringa e o outro eletrodo. O sistema final deverá ficar semelhante ao da foto.

Deixe a eletrólise ocorrer até que uma das seringas fique cheia de gás. Em seguida, o professor poderá fazer os testes demonstrativos para o reconhecimento dos gases hidrogênio e oxigênio.

# Teste para o hidrogênio – retire da cuba a proveta que você acredita que tenha o gás hidrogênio, mantendo-a com a boca virada para baixo para evitar que o gás escape (o hidrogênio é menos denso que o ar). Aproxime da proveta um palito de fósforo aceso. O que você observa? Por quê?

# Teste para o gás oxigênio – retire da cuba a proveta que você acredita que tenha o gás oxigênio, mantendo-a inclinada, com a boca virada para cima (o oxigênio é mais denso que o ar) e aproxime um pálido de fósforo em brasa ou um pedaço de palhinha de aço começando a queimar. O que você observa? Por quê?

Vejamos as reações envolvidas no experimento da eletrólise da água

Dicas de Segurança

Os testes devem ser feitos apenas pelo professor, tomando extremo cuidado com a chama, certificando-se de que não há materiais inflamáveis por perto. Os alunos farão observações e poderão propor explicações para o que foi observado.

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Descarte de rejeitos

A solução de sulfato de sódio pode ser descartada na pia. A bateria (ou as pilhas) contém metais pesados e tóxicos além de outros materiais poluentes; quando gastas, devem ser entregues em postos de coleta especializados para serem devolvidas ao fabricante, que irá reciclá-las.

Investigando o experimento

Em qual dos eletrodos o oxigênio é produzido no ânodo ou cátodo? E o hidrogênio? Como você chegou a essa conclusão?

O volume de gases hidrogênio e oxigênio obtidos é exatamente o que você esperava? Se não, proponha uma explicação (se necessário investigue a respeito) para a proporção entre volumes observada.

Nossa proposta é dar preferência à utilização de materiais do dia a dia nos experimentos. Por que então preferimos utilizar sulfato de sódio em vez de cloreto de sódio (sal de cozinha), se ambas formam com a água uma solução condutora de elétrons? Se não conseguir responder, repita o experimento substituindo o sulfato de sódio pelo cloreto de sódio. O que você observa? Proponha uma explicação.

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Assista ao vídeo e perceba a razão de não utilizarmos o NaCl, e também descobrirmos em qual eletrodo o O₂ e H₂ será formado: