1r Carnaval de la Química. Electròlisi i el cotxe que funciona amb aigua.

Abans de començar anunciem que aquesta entrada participa a la 1a Edició del Carnaval de al Química, organitzat per Dani Torregrosa, autor del bloc de divulgació científica Ese Punto Azul Palido. Aquest carnaval consisteix en una col·laboració entre la blocosfera química per tal d’editar entrades que parlin d’això, de química. Demà passat, 27 de gener de 2011 (a París tindrà lloc l’acte oficial d’inauguració de l’AIQ2011), al bloc organitzador d’aquest 1r Carnaval es penjaran totes les entrades que s’hi han presentat. Aquesta en serà una d’elles.

En aquesta entrada volem mostrar de quina forma ens agrada explicar l’electròlisi als estudiants de secundària. Quan el nostre equip de divulgació científica (Reacciona… explota!) visita els centres d’ensenyament secundari s’ajuda d’experiments de ciència recreativa per explicar reaccions químiques o processos físics que, sobre paper o pissarra es fan més difícils de visualitzar i, sobretot, són menys divertits d’aprendre. D’aquesta manera per explicar un procés electrolític, deixant de banda tal i com està plasmat als llibres acadèmics, ens agrada mostrar un exemple d’electròlisi en viu, un exemple d’aplicació d’aquest procés i la perillositat que pot comportar. Aquí en tenim els vídeos:

– Comencem explicant un procés electrolític sobre pantalla mitjançant el següent esquema d’una cel·la electrolítica i les 2 reaccions que tenen lloc en el procés.

Fins aquí tot igual que els llibres de text. Però ha arribat l’hora de posar-nos la bata blanca i entrar en acció.

Comencem per fer un muntatge d’una cel·la electrolítica mitjançant un erlenmeyer, una solució salina com a electròlit i uns elèctrodes de platí connectats a la corrent a través d’un transformador a 20-24 V. Aquest és el moment de posar a prova els estudiants per primera vegada proposant-los un enigma. Sabríeu identificar l’ànode del càtode entre aquests 2 elèctrodes?

Els estudiants s’adonaran que a un dels elèctrodes es forma molta més quantitat de gas que a l’altre i, si han estat atents a l’explicació teòrica sabran dir que en l’electròlisi de l’aigua al càtode es forma el doble de volum d’ hidrogen que el d’oxigen que es forma a l’ànode. Per tant al veure en directe el que veiem a la imatge anterior ens diran que l’elèctrode de l’esquerra és el càtode.

– En segon lloc arriba el moment de veure una aplicació pràctica de l’electròlisi. Per aquest motiu portem el nostre petit cotxe que funciona amb aigua i amb energia solar.

La cel·la electrolítica que porta incorporada realitza el procés de l’electròlisi de l’aigua quan la connectem a la placa fotovoltaica sota radiació solar. El cotxe també porta incorporats un parell de dipòsits a la part posterior. Un d’ells té el doble de volum que l’altre (el que contindrà l’hidrogen; d’aquesta manera s’ompliran a la mateixa velocitat) i cadascun d’ells està connectat a un dels elèctrodes de la cel·la mitjançant un tub de goma. Així que quan el procés electrolític té lloc veiem com els gasos productes de l’electròlisi es van acumulant als dipòsits (separadament) i van desplaçant l’aigua que els omplia.

Aquest vídeo mostra el funcionament del nostre cotxe, el mateix que veuen els estudiants de secundària.

– I, finalment, per acabar la xerrada als instituts (i aquesta entrada al bloc) plantegem la darrera qüestió als estudiants:  Si sabem com fer anar un cotxe amb aigua i energia solar, com és que no ho apliquem a gran escala? Seria factible tenir automòbils que funcionessin amb aquesta tecnologia? Podria presentar algun tipus de perill?

Tal i com ens podem imaginar, la resposta va cap a on enfoca la darrera pregunta. Sí que seria factible portar una bombona d’hidrogen al cotxe, captar l’oxigen de l’atmosfera i, mitjançant un procés d’electròlisi inversa, fer funcionar un motor. Però el perill de portar un volum d’hidrogen al cotxe és evident, degut al seu caràcter inflamable i, en combinació amb l’oxigen, explosiu.

Aquí parlem de l’accident del zepelí Hindenburg.

Accident del zepelí Hindenburg. New Jersey, 1937.

I acabem amb la traca final. Davant dels estudiants fent un experiment per mostrar el caràcter explosiu de la mescla H₂ i O₂ i, per tant, la perillositat de portar a terme el procés a gran escala. Per tal de portar a terme l’experiment acumulem un cert volum de la mescla de gasos en una bombolla de sabó, llavors arriba el moment d’acostar-hi una flama i gaudir de la petita explosió. En aquest vídeo mostrem tot el procés:

Recordem que aquesta entrada participa a la 1a Edició del Carnaval de la Química organitzada per en motiu de la inauguració de l’AIQ2011, el nostre any.