Какво е електролиза?

Електролизата е a неспонтанна химическа реакция което включва окислително-редукционна реакция, причинена от електрически ток.

За да се осъществи електролиза, включеният електрически ток трябва да бъде непрекъснат и да има достатъчно напрежение.

За да могат свободните йони да имат свобода в движението, което извършват, електролизата може да възникне чрез синтез (магматична електролиза) или чрез разтваряне (електролиза в разтвор).

Приложения за електролиза

В процеса на електролиза се получават много материали и химични съединения, например:

• алуминий и мед
• водород и хлор в цилиндър
• бижута (процес на поцинковане)
• тенджера под налягане
• магнезиево колело (капачки на автомобила).

Закони на електролизата

Законите за електролизата са разработени от английския физик и химик Майкъл де Фарадей (1791-1867). И двата закона уреждат количествените аспекти на електролизата.

НА първи закон на електролизата има следното изявление:

“Масата на елемент, отложен по време на процеса на електролиза, е право пропорционална на количеството електричество, което преминава през електролитната клетка”.

Q = i. T

Където,

Въпрос:: електрически заряд (C)
i: интензитет на електрическия ток (A)
T: интервал от време на преминаване на електрически ток (и)

НА втори закон на електролизата има следното изявление:

“Масите на различни елементи, когато се отлагат по време на електролиза от едно и също количество електричество, са право пропорционални на техните химически еквиваленти”.

М = К. И

Където,

М: маса на веществото
К: константа на пропорционалност
И: грамов еквивалент на веществото

Научете повече в статията: Константата на Фарадей.

Класификация

Процесът на електролиза може да се осъществи чрез топене или разтваряне:

Магматична електролиза

Магматичната електролиза е тази, която се преработва от разтопен електролит, т.е. чрез процеса на Сливане.

Като пример, нека използваме NaCl (натриев хлорид). Когато нагряваме веществото до 808 ° C, то се слива и наличните йони (Na⁺ и Cl^-) започват да имат по-голяма свобода на движение, в течно състояние.

когато електрически ток преминава в електролитната клетка, катионите Na⁺ те са привлечени от отрицателния полюс, наречен катод. Вече анионите на Cl^-, се привличат от положителния полюс или анода.

В случая с Na⁺ настъпва редукционна реакция, докато при Cl^-, има реакция на окисление.

Схема на магнитна електролиза на NaCl

Водна електролиза

При водна електролиза използваният йонизиращ разтворител е вода. Във воден разтвор електролизата може да се извърши с обърнати електроди или активни (или реактивни) електроди.

Инертни електроди: водата в разтвора йонизира съгласно уравнението:

Н₂O ↔ H⁺ + ОН^-

С дисоциация на NaCl имаме:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

По този начин Н катионите⁺ и нататък⁺ могат да бъдат изхвърлени на отрицателния полюс, докато OH аниони^- и Cl^- може да се разреди на положителния полюс.

Схема на водна електролиза на NaCl

При катионите има реакция на редукция (катодно редуциране), докато при анионите реакция на окисление (анодно окисление).

Имаме реакцията на електролиза:

2 NaCl + 2Н₂O → 2 In⁺ + 2 OH^- + Н₂ + Cl₂

От това можем да заключим, че молекулите NaOH остават в разтвор, докато H₂ се освобождава при отрицателния полюс и Cl₂, на положителния полюс.

Този процес ще доведе до еквивалентно уравнение:

2 NaCl + 2Н₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

Активни електроди: в този случай активните електроди участват в електролизата, но страдат от корозия.

Като пример имаме електролизата във воден разтвор на меден сулфат (CuSO₄):
CUSO₄ → Cu₂ + ОС ^2-₄
Н₂O → H⁺ + ОН^-

Схема на водна електролиза CuSO₄

В този случай медният анод ще корозира:

Задник⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

Това е така, защото според стандартните потенциали на електродите електрическият ток по-лесно отстранява електроните от Cu⁰ отколкото ОС ^2-₄ или от о^-.

Следователно при отрицателния полюс се получава следната реакция на електролиза:

2е^- + Cu²⁺ → Cu

На положителния полюс имаме реакцията на електролиза:

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

И накрая, когато добавим двете уравнения за електролиза, в резултат имаме нула.

Искате ли да научите повече по темата? Прочетете статиите:

• Йон, Катион и Анион
• Химична реакция
• реакции на окисление-редукция

Батерия и електролиза

Електролизата се основава на обратен феномен на този на батерията. При електролизата процесът не е спонтанен, както се случва в батериите. С други думи, електролизата преобразува електрическата енергия в химическа енергия, докато клетката генерира електрическа енергия от химическа енергия.

знам повече за Електрохимия.

Упражнения

1. (Ulbra-RS) Металният калий може да се получи чрез магнитната електролиза на калиев хлорид. От това твърдение отбележете правилната алтернатива.

а) Електролизата е процес, който включва реакции на окисление-редукция и редукция, мотивирани от електрически ток.
б) Магматичната електролиза на калиев хлорид протича при стайна температура.
в) Калият се намира в природата в неговата редуцирана форма (К⁰).
г) Реакцията на електролиза се осъществява с помощта на ултравиолетово лъчение.
д) В процеса на електролиза на калиев хлорид, за да се получи метален калий, настъпва прехвърлянето на електрони от калий в хлор.

Вижте Отговор

Алтернатива на

2. (UFRGS-RS) В катода на електролизна клетка винаги има:

а) Отлагане на метал.
б) Редукция на полуреакция.
в) Производство на електрически ток.
г) Отделяне на водороден газ.
д) Химическа корозия.

Вижте Отговор

Алтернатива b

3. (Unifor-CE) Следните предложения са свързани с електролизата:

I. Реакциите на електролиза възникват при консумация на електрическа енергия.
II. Водните глюкозни разтвори не могат да бъдат електролизирани, тъй като те не провеждат електрически ток.
III. При електролизата на солеви разтвори металните катиони се окисляват.

Можем да кажем, че само:

а) прав съм.
б) II е вярна.
в) III е вярна.
г) I и II са правилни.
д) II и III са верни.

Вижте Отговор

Алтернатива

4. (FEI-SP) Двама студенти по химия извършиха BaCl електролиза₂; първата водниста, а втората огнена. По отношение на резултата можем да кажем, че и двете са получени:

а) Н₂ това е₂ при анодите.
б) Н₂ и Ba при анодите.
в) Cl₂ и Ba на електродите.
г) Н₂ при катодите.
д) Cl₂ при анодите.

Вижте Отговор

Алтернатива и

5. (Vunesp) "Билярд без химия”Е реклама, включваща пречистване на вода. Известно е обаче, че лечението се състои в добавяне на натриев хлорид към водата и преминаване през това вода през контейнер, снабден с медни и платинени електроди, свързани към олово кола.

а) Въз основа на тази информация обсъдете дали рекламното съобщение е правилно
б) Имайки предвид инертните електроди, напишете уравненията на участващите реакции, които обосновават предишния отговор.

Вижте Отговор

а) Рекламното съобщение не е правилно, тъй като ще има образуване на химически продукти.
б) 2 NaCl + 2Н₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (реакция, която образува хлор, полезен при обработката на вода в басейна)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (реакция, която образува NaClO, силен бактерицид)