Электролиз.
Для воды характерна реакция разложения – электролиз воды. Он протекает под действием электрического тока в специальном устройстве – электролизёре. В результате образуется два газа – кислород и водород.
Электролиз − это процесс, в котором постоянный электрический ток, пропускаемый через ионизированный раствор или расплав вещества (электролит), используется для инициирования химической реакции на электродах (положительно заряженном аноде+ и отрицательном катоде−), приводящей к диссоциации вещества на положительные ионы−катионы на стороне катода и отрицательные ионы−анионы на стороне анода. При электролизе воды, при прохождении через нее постоянного электрического тока, на стороне анода происходит диссоциация воды с образованием молекул кислорода $O_2$ и выделением положительно заряженных ионов водорода $H^{+}$ и имеющих отрицательный заряд электронов $e^{-<!--\; -\; -->}$. На катоде−, ионы водорода $H^{+}$ принимают электроны, образуя газообразный водород $H_2$.
$2{Н}_2О\stackrel{эл.ток}{\to }2{Н}_2\uparrow +{О}_2$↑.
Вышеописанный электролиз чистой воды без чрезмерных затрат энергии проходит очень медленно или не проходит совсем. Для того, чтобы эффективно проводить элетролиз воды, в нее добавляют электролит − или растворимый в воде, или твердый − увеличивающий электрическую проводимость воды.
При выборе электролита необходимо, чтобы между катионами (положительно заряженными ионами) электролита и катионами, которые может отдать вода, то есть $H^{+}$, не было конкуренции − иначе, не будет произведен водород. Для этого, катион электролита должен иметь меньший электродный потенциал, чем катион $H^{+}$; на роль катиона подходят Li, Rb, K, Cs, Ba, Sr, Ca, Na и Mg.
Также, в роли электролита можно рассматривать и кислоты, т.к. при их диссоциации образуется ион $H^{+}$ , как и при диссоциации воды − и конкуренции между ними нет.
В качестве электролита для электролиза воды используются сильные щелочи: гидроксид калия KOH и едкий натр NaOH. Иногда, используется сильная кислота, как правило, серная кислота $H_{2}S{O}_4$.
Кроме растворов электролитов, для элетролизного производства воды могут использоваться и твердые электролиты.