【電解】VOL.2021.02.22

在製取氫氣的知識點上,最令我感興趣的並不是實驗室的那套方法,畢竟如果想在課後自制氫氣,那些反應物都不是能在家裏找到的,所以,我更關注課本里寫的另一種製取氫氣的方法,給水通電,水就會被電解,而水的分子式是H2O,那麼很自然地就會產生氫氣跟氧氣,而且它們分別會在不同的電極上生成,這就很容易把它們單獨分離出來,但因爲純淨水不導電,所以通常會在水裏加入食鹽,電解食鹽水,多麼理想的實驗,它所需的所有東西都能在我家裏找到!

首先要設計一套實驗裝置,容器不可能用類似實驗室裏的燒瓶之類的玻璃器皿,既要密封,又要有良好的改裝性,塑料瓶是最理想的,於是,家裏的大飲料瓶就成了首選,實驗前裝滿食鹽水,生成的氣體正好匯聚在瓶口處,而爲了分離氫氣跟氧氣,就至少需要兩隻瓶子,把正負極分別置於不同的瓶子裏,就各自得到了不同的氣體。

大致思路成型了,剩下的就是細節問題了,我找了三隻大號飲料瓶,剝掉包裝紙,把兩根長鐵釘分別插入兩隻瓶身靠近底部的位置,留一小節在外面,到時候可以接線,兩根鐵釘就是正負電極,用膠水把鐵釘與瓶身的接觸區域覆蓋固定嚴實,防止漏水。

在瓶身中部位置開一個小圓孔,插入一根空心塑料管,應該用的是很粗的筆管之類的東西,另一端插入那隻沒放電極的瓶身,這隻瓶子既可以作爲緩衝過渡,防止兩側的氣體混淆,還有一個特殊的功能。

從整體來看,就是三隻並排的大飲料瓶,兩側的瓶子根部各有一根電極,中間那隻瓶子各有一根空塑料管分別與兩側的瓶子聯通,我忘了當時是用什麼方式把這三隻瓶子牢牢固定成一個整體的,只記得它們異常穩固,就算裝滿水的情況,依然渾然一體,不漏水更不散架。

中間那隻瓶子要比兩側的高出許多,底部懸空,這麼做的目的就是到時只要打開中間這隻瓶蓋,就能通過高低落差的水壓把兩側瓶內的氣體向上壓,通過排氣口壓入外部容器中。

倒入調配好的食鹽水,爲了去除空氣,不留一點空間,先讓兩側瓶子的液麪與瓶口平齊,擰上改裝過的瓶蓋,跟之前做壓縮空氣罐一樣在瓶蓋上集成了一個自行車充氣閥,到時候只要擰開閥門,就能把氣體排入接在閥門上事先排出空氣的袋子一類的容器裏。兩側的瓶子灌滿水擰上蓋子之後,再把中間瓶子倒滿,擰上瓶蓋,裝置就算是完成了,只要給它通上直流電,理論上來說,食鹽水就開始被電解,兩個電極上分別會產生不同的氣體,逐漸匯聚到頂部的瓶口區域。而這最後的關鍵點:直流電,在我家也唾手可得。

走到樓下,在爸爸的工具桌旁放着一隻舊電瓶,這是一開始就在我計劃之內的,又從桌上拿起一根雙股線,線的兩端接有金屬鱷魚夾,拎着電瓶又回到樓上,實驗裝置擺在寫字檯中央,電瓶放在旁邊地上的牆根,夾上線,另一端分別夾在裝置的兩根電極上。

在夾上最後一個鱷魚夾之前,我並不知道實驗效果如何,能不能成功電解,也不知道電解產生氣體的速度具體是多少,是肉眼可見還是緩慢生成。所以,當我最後夾上的那一刻,見到的是一幅振奮人心的畫面,左側那根長長的金屬棒上,瞬間便冒出了一串極細小但極密的氣泡,而且連綿不絕,在瓶中均勻上升,形成了一塊類似綿軟絲綢般的氣泡布,但奇怪的是另一根電極上卻靜悄悄的,一個氣泡都沒有。

按水的分子式來看,生成的氫氣與氧氣的比例是2比1,既然一邊這麼明顯,另一邊至少也是肉眼可見纔對,那時只覺得奇怪,卻也想不出個所以然來,但這幅奇特的景象還是令我欣喜不已,趴在寫字檯上欣賞許久。

雖然氣泡如此密集,連成了片,但它們實在太細小了,估計比針尖還要細得多,因此在瓶口積聚的速度無比緩慢,我便日日夜夜讓它在那運轉,有時爸媽進來也會好奇這是什麼,我當然很難跟他們解釋清楚,只說是個科學實驗,他們也並不會干涉我做這種東西。

逐漸地,左側那隻瓶中的水開始變綠,並且顏色越來越深,中間的瓶次之,右側最淺,我開始意識到電解不只把水分解了,它對溶解在水中的食鹽也在起作用,氯化鈉分解成鈉和氯氣,這也正是這邊生成氣體這麼直觀的原因,它在生成大量的氯氣,而氯氣易溶於水,這也正是過了一個多星期,日日夜夜不停地冒着氣泡布,上面聚集的氣體卻依然沒有多少的緣故,大部分氯氣都重新溶解在水中了,把水變成了綠色。至於鈉,它當然跟水生成了氫氧化鈉,所以此時這個裝置中的液體成分已經變得非常複雜。

我忘了最終過了多久,至少得有半個月的樣子吧,左側依然只聚集了大概跟原裝飲料上部留空差不多的氣體,我不知道這些是純粹的氫氣還是氫氣氯氣混合物,應該是混合的概率比較大,我也忘了右側瓶子內有沒有收集到氣體,總之,我想結束這個實驗了,只收集到這麼一點氣體,我也懶得把它導出來了,即便弄出來,跟容器裏殘留的空氣一混合估計也沒什麼純度了。

捧着裝置來到樓下屋前,在一塊雜草地上,擰開瓶蓋,這半個多月來被我製造出來的氣體就這麼無法察覺地散溢到了空氣中,把瓶內這些綠油油的水咕咚咕咚倒在雜草地上,讓我好奇的是水裏應該已經混合了氫氧化鈉的成分,它會不會讓這些雜草枯萎,但也忘了後來有沒有特意去留意它們的長勢。

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