Xét nghiệm nước miễn phí bằng điện phân

1. Kịch bản
2. Vài nét sơ lược về điện hoá học nước
3. Nguyên lý hoạt động của máy điện phân "xét nghiệm nước".
4. Độ dẫn đóng vai trò quyết định trong việc phán xét bằng máy điện phân.
5. Lợi ích của việc uống nước tinh khiết.

1. Kịch bản

Một ngày nào đó sẽ có (hoặc đã từng có) một nam thanh hay một nữ tú đến nhà bạn (hoặc cơ quan bạn) tự giới thiệu là nhân viên tiếp thị (NV2T) của Công ty 3X được trang bị công nghệ hàng đầu Thế giới trong lĩnh vực cung cấp nước uống tinh khiết, siêu sạch. NV2T này thông báo vắn tắt tình trạng ô nhiễm nước sinh hoạt trên Thế giới và ở Việt Nam mà bạn đã từng biết hoặc chưa biết, giới thiệu tên các cơ sở đang sử dụng sản phẩm của họ, trong danh sách này có cả các cơ quan nước ngoài hoặc bệnh viện có vốn đầu tư nước ngoài, bởi vì sản phẩm của họ không chỉ đạt tiêu chuẩn chất lượng của Việt nam mà cả của Thế giới. Bài nói hết sức lưu loát, rất thuyết phục, người nói rất tự tin.

Sau đó, NV2T xin được phép xét nghiệm miễn phí chất lượng nước mà bạn đang dùng cho ăn uống hàng ngày, coi thử đã đủ sạch chưa. Bạn khăng khăng là nước của bạn đã được kiểm nghiệm và đạt các tiêu chuẩn của Việt Nam và Thế giới. Thế nhỡ tháng trước đạt tiêu chuẩn, tháng này không thì sao? Có hàng trăm lý do chính đáng. Bạn đem ra một cốc nước trong mát, có thể là nước giếng khoan sau lọc, nước máy của thành phố, nước đóng chai của một hãng khác hoặc nước mưa lấy từ bể chứa. NV2T rót nước uống tinh khiết siêu sạch đã mang theo sẵn vào một cốc khác. NV2T đặt máy điện phân vào 2 cốc cùng lúc và bật điện. Máy này (vỏ nhựa, kích thước cỡ bao thuốc lá Vinataba - Hình-1) có 4 thỏi kim loại chìa ra (gọi là cực); hai cực nhúng vào cốc nước của bạn, 2 cực còn lại nhúng vào cốc nước của NV2T đem theo.

Sau 5-3 giây, trời ạ, cốc nước của bạn đổi sang mầu da cam rồi nâu dần (Hình-2). NV2T : "Thấy chưa, nước của bạn quá bẩn !". Bạn không tin, tự làm lại thí nghiệm, nhưng lần này thì đổi cực, cặp cực bên trái nhúng vào cốc nước của bạn. Kết quả vẫn không thay đổi: nước của bạn đổi sang mầu da cam rồi nâu dần, nước của NV2T vẫn trong veo.

Hình-1: Máy điện phân nước	Hình-2: Kết quả xét nghiệm nước bằng máy điện phân. 1: Cốc chứa nước nhà bạn đang dùng. 2: Cốc chứa nước uống tinh khiết của NV2T.

Rõ ràng là, nước của bạn quá bẩn. Có thể lâu nay vẫn bẩn như thế, cũng có thể tuần trước sạch tuần này bẩn, chất lượng không ổn định, có vô vàn lý do. Bạn lấy nước đóng chai của hãng khác, cũng bẩn không kém gì nước nhà

Hình-3: Mầu sắc nước sau điện phân và bộ phận cơ thể bị tổn thương (Trích tờ rơi đang lưu hành của Công ty 3X)

bạn, có khi còn bẩn hơn. Bạn thử với nước mưa, tưởng rằng nước ngưng ở bầu trời thì sạch, ngờ đâu các đám mây chứa nước lại chứa cả khói thải nhà máy, bụi bốc lên từ một bãi tha ma do một cơn lốc nào đó, bụi phóng xạ từ một vụ thử nghiệm hạt nhân tận đẩu tận đâu, sau khi bật điện, nước mưa của bạn cũng chuyển mầu nhưng nhạt hơn, vậy là nó ít bẩn hơn, nhưng vẫn không sạch bằng nước uống tinh khiết của NV2T.

Mẫu nước chuyển sang mầu cam chứng tỏ có nhiễm sắt, nếu nước của bạn chuyển sang màu xanh chứng tỏ trong đó có chất độc chứa clo, đồng, nếu chuyển sang màu đen thì có kim loại nặng, màu trắng - có asen (thạch tín), sợi đá thạch miên (amiăng)... , màu lam - có thuốc trừ sâu cơ phốt pho, và chúng đều gây các bệnh nan y cả (Hình-3)

Rất may là nước của bạn chưa nhiễm thạch tín !. Cần phải bảo đảm sức khoẻ cho gia đình trong đó có con cái, cháu nội, cháu ngoại (hoặc cho đồng nghiệp), bạn đặt vấn đề mua nước của họ, chính hãng của họ; một bình 19 lít chỉ có hai chục ngàn đồng (20.000 VNĐ), quá rẽ; kiểm tra chất lượng (bằng máy điện phân) miễn phí trước khi trả tiền. OK

Kịch bản này sẽ này sẽ (và đã) điễn đi diễn lại rất hiệu quả nhiều lần tại nhiều nơi cho đến lúc gặp người nghe ngờ ngợ rằng mình đang bị lừa. Làm sao có thể lừa được bạn ?. Bạn đã tự tay xét nghiệm cơ mà, hơn nữa bạn đã khéo léo tế nhị mời NV2T đứng cách xa 3 mét rồi còn gì. Tuy nhiên, bạn vẫn bị lừa và còn tiếp tục bị lừa cho đến khi nào bạn biết được nguyên lý hoạt động của máy điện phân nói trên và nhớ lại được một số kiến thức cơ bản về điện hoá học nước mà bạn đã có lần nghe hoặc đọc được ở đâu đó.

Hồi phụ (đọc thêm): Kịch bản chính đến "OK" là hết. Ở vùng sâu vùng xa còn một hồi phụ nữa. Sau nhiều lần cung cấp nước tinh khiết cho dân làng đúng theo hợp đồng miệng, một hôm NV2T thông báo rằng, hiện nay Công ty sản suất không đủ hàng cung cấp cho tất cả, chỉ ưu tiên những ai đóng tiền trước. Mọi người hò nhau móc túi, chờ đợi mỏi mắt vài tuần không thấy NV2T quay lại; tá hoả chạy tới chạy lui, hỏi qua hỏi lại thì ra người làm phước đã lặn biệt tăm.

2. Vài nét sơ lược về điện hoá học nước

Trừ khi bạn ăn kem hoặc uống bia làm lạnh bằng đá, thì nước bạn gặp hàng ngày đều ở trạng thái lỏng. Phân tử nước có công thức là H2O. Phân tử nước ở trạng thái lỏng phân cực, một đầu tích điện âm, đầu kia tích điện dương. Trong một cốc nước bình thường, có một tỷ lệ rất nhỏ (khoảng vài phần tỷ) phân tử nước phân ly thành hai loại ion mang điện trái dấu, tạo thành một cân bằng động:

H2O <=> H+ + OH-                              (2.1)

Tích số nồng độ (nồng độ tính ra mol/l) của ion H+ và của ion OH-, là một hằng số, gọi là tích số ion của nước (Tn); ở 25oC, tích số này bằng 10-14: Tn = [H+].[OH-] = 10-14.

Âm logarit cơ số 10 của nồng độ ion H+ gọi là pH (chữ p không Hoa): pH = -Lg[H+]. Nếu không có tác động nào khác vào cân bằng phân ly của nước (cân bằng 2.1), thì nồng độ H+ luôn bằng nồng độ OH-, và bằng 10-7 mol/l, khi đó pH = 7, ta nói nước trung tính. Nếu thêm vài giọt axit vào nước (axit hoá), tức là tăng nồng độ ion H+, thì pH < 7. Còn nếu thêm vài giọt kiềm vào nước (kiềm hoá), tức là tăng nồng độ ion OH-, đồng thời giảm nồng độ ion H+, thì pH > 7.

Nước trong tự nhiên (nước ngầm, nước sông, nước biển,...) hoà tan nhiều chất khoáng: NaCl, CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4, Na2CO3, NaHCO3... Nước tự nhiên thực tế là một dung dịch. Các chất khoáng này phân ly thành các ion, chẳng hạn:

NaCl -> Na+ + Cl-                                    (2.2)
NaHCO3 -> Na+ + HCO3-                      (2.3)

Khi nhúng một cặp điện cực vào cốc nước có chứa ion, thì các ion dương (cation) chuyển dịch đến cực âm (Catôt), các ion âm (anion) chuyển dịch đến cưc dương (Anôt), tạo nên dòng điện. Một cách nôm na, dòng điện trong dung dịch là dòng của các ion. Nước tinh khiết có độ phân ly thấp, nồng độ cation H+ và anion OH- rất nhỏ, nên tính dẫn điện kém. Nước cất một lần (vẫn còn một lượng nhỏ chất khoáng và một ít khí hoà tan trong đó có CO2) có độ dẫn điện riêng (sau đây gọi tắt là độ dẫn) không lớn hơn 0,5 mS/m (miliSimen/met). Nước siêu tinh khiết dùng trong công nghệ chế tạo vật liệu bán dẫn, được sản xuất bằng các phương pháp đặc biệt, có độ dẫn nhỏ hơn 0,01 mS/m. Nước tự nhiên do chứa nhiều chất khoáng nên độ dẫn có thể tăng lên đến vài chục, vài trăm mS/m hoặc hơn, tuỳ thuộc vào nồng độ các chất khoáng đã hoà tan.

3. Nguyên lý hoạt động của máy điện phân "xét nghiệm nước".

Hình-4: Sơ đồ nguyên lý của máy điện phân "xét nghiệm nước"

Máy điện phân này rất đơn giản. Theo sơ đồ nguyên lý (Hình-4), bạn có thể ra chợ điện tử mua linh kiện, tự lắp một chiếc, thử chơi. Hai Catôt bằng nhôm, hai Anôt bằng sắt. Một Catôt và một Anôt tạo thành 1 cặp điện cực. Phóng đại Hình-1, bạn sẽ nhìn thấy 2 chữ nổi nằm giữa 2 cặp điện cực là: ALUMINUM (nghĩa tiếng Việt là Nhôm) và IRON (Sắt). Lúc còn mới, các thỏi kim loại đều có màu trắng. Nếu nuôi máy bằng điện lưới nhà bạn (220V xoay chiều) thì điện thế một chiều giữa Anôt và Catôt là 200V. Khi điện phân nước, mỗi cặp điện cực nhúng vào một cốc.

Cái gì xảy ra khi điện phân nước của bạn?

- Tại thỏi nhôm, đang giữ vai trò là Catôt (âm): Cation H+ từ dung dịch khuếch tán tới bề mặt thỏi nhôm, nhận điện tử thành hydrô:

2H+ + 2e -> H2     2