質問: 水を熱すると水素になるの? 水を熱すると沸騰して水蒸気という気体になると 昔教わりましたが、福島の原発では水素爆発を 起こしましたので、水素ガスが生じたようです。 なぜ水蒸気でなく、水素(酸素?)になったのですか? よろしくお教えください。
回答: 水を単に熱するだけで水素・酸素になることはありません。 水ー>水素+酸素 の反応は不利な反応で、逆の 水素+酸素ー>水 の方がエネルギー的には起こりえるものです。 さて、既にご回答がありますとおり爆発したのは水素ガスで、その際に起こった反応は上記の酸素と水素の結合、すなわち水素の燃焼です。 水素と酸素を単に混ぜただけでは何も起きませんが、火元(火・電気火花・加熱・・・etc)があれば爆発的に水素が燃えてしまいます。どれくらい強烈かは、たとえば飛行船ヒンデンブルグ号の事故など枚挙にいとまありません。 なぜ水素が発生したのか? 核燃料を詰めている燃料棒は、ジルカロイという、ジルコニウムを主に含む合金でできています。 なんでこんなものをケースに使うかというと、この合金は核分裂反応を進行させるために必須な、中性子を通しやすいためです。適当なケースを使ってしまうと、中性子が遮断され、核反応は止まります。 良いこと尽くめのようですが、この合金の泣き所は、高温になると水と反応して水素を出すところです。 ジルコニウム+水ー>酸化ジルコニウム+水素 冷却が止まって高温になった原子炉プールの中で、水とケースのジルカロイが反応して水素ガスが溜まり、高温か何かで火が付いて爆発してしまったようです。 なお、この反応でジルコニウムは酸化され消費されます。 触媒ではありません。