Elektrolýza je to spontánní proces, tj. proces, který se přirozeně nevyskytuje, při kterém se látky tvoří elektrickým výbojem ve sloučeninách roztavených nebo rozpuštěných ve vodě. V tomto procesu elektrický proud dosáhne skleněné nádoby (elektrolytické nádrže), která má dvě inertní elektrody (které netrpí nebo oxidace ani snížení) tvořený grafitem nebo platinou. Tyto elektrody jsou připojeny k elektrickému zdroji (obvykle a bicí) a ponořené do soli nebo zásady roztavené nebo rozpuštěné ve vodě. Stejně jako baterie, elektrolýza má katodu (kde dochází k redukci) a anodu (kde dochází k oxidaci).
souhrn
Elektrolýza je proces, který není spontánní;
Lze vytvářet jednoduché nebo složené látky;
Může nastat s roztavenou látkou (magmatická elektrolýza);
Může nastat rozpuštěnou látkou ve vodě (vodná elektrolýza);
Kation vždy podléhá redukci na katodě;
Anion vždy prochází oxidací na anodě.
Podívejte se také:Získávání hliníku elektrolýzou
Druhy elektrolýzy
Jedná se o elektrolýzu, ke které dochází, když se provádí elektrický výboj na roztavené iontové sloučenině. Iontová sloučenina je sloučenina vytvořená iontovou vazbou, jako je a
sůl nebo a základna anorganické. Když mluvíme o roztavené sloučenině, máme na mysli sloučeninu, která přechází z pevného do kapalného stavu.- Příklad magmatické elektrolýzy
Když provádíme fúzi chloridu draselného (KCl), tato sůl prochází procesem disociace a uvolňuje kation draslíku (K+) a jodidový anion (l-).
Disociační rovnice pro chlorid draselný
Když elektrický proud dosáhne s těmito ionty elektrolytického článku, redukuje se kation draslíku za vzniku kovového draslíku (K) a jodidový anion se oxiduje za vzniku pevného jódu (I2).
Rovnice tvorby pevného draslíku
Rovnice tvorby pevného jódu
Jedná se o elektrolýzu, ke které dochází, když se elektrický výboj provádí na vodném roztoku (obsahujícím vodu) tvořeném solí nebo anorganickou bází.
- Příklad vodné elektrolýzy
Když rozpustíme chlorid sodný ve vodě, disociuje se a voda prochází ionizací:
Ionizace vody a rovnice disociace chloridu sodného
Jako kation sodný (Na+) patří do rodiny IA, hydroniového kationtu (H+) prochází výbojem a podrobuje se redukci za vzniku plynného vodíku (H2).
Rovnice tvorby vodíku
Jako chlorid (Cl-) není okysličený (nemá kyslík) a není fluorid (F.-), je vypouštěn, oxiduje a tvoří plynný chlor (Cl2).
Rovnice tvorby chlóru
Selektivní iontový výboj
Během procesu elektrolýzy ve vodném prostředí (roztok tvořený vodou a solutem) budeme mít vždy dva kationty: hydronium, z vody a jakékoli jiné, z disociace solí (příklad rozpuštěné látky). Budeme také mít dva anionty: hydroxyl, který pochází z vody, a další, který pochází ze soli.
Iony z ionizace vody a disociace solí
- Selektivní výboj pro kationty a anionty
Pokud kation z rozpuštěné látky patří do rodiny IA, IIA nebo IIIA, hydronium (H+) bude snížen;
Pokud kation pocházející z rozpuštěné látky nepatří do výše zmíněných rodin, bude trpět redukcí.
Pokud má anion z rozpuštěné látky ve svém složení kyslík nebo je to fluorid (F-), hydroxid (OH.)-) podstoupí oxidaci;
-
Pokud anion z rozpuštěné látky nemá výše uvedené vlastnosti, podstoupí oxidaci.
Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)
Je známo, že voda má schopnost samoionizace a produkuje hydroniové ionty (H+) a hydroxid (OH.)-), ale tato ionizace je poměrně omezená. Tuto skutečnost dokazuje neúčinnost čisté vody při vedení elektrického proudu.
Jako elektrolýza zahrnuje elektrický výboj, k provedení elektrolýzy vody je nutné rozpustit rozpuštěnou látku, který upřednostňuje selektivní vypouštění hydronia a hydroxidu (jak je vidět v tématu o vypouštění) selektivní).
Pokud přidáme síran sodný (Na2POUZE4) například budeme mít sodné kationty uprostřed (Na+) a hydronium (H.+), stejně jako hydroxidové anionty (OH-) a síran (SO.)4-2). Když tedy do elektrolytické nádrže dorazí elektrický proud:
hydronium bude vypouštěno, redukčně, protože sodík patří do rodiny IA;
Rovnice tvorby vodíku
hydroxid podstoupí výboj, oxiduje, protože síran má ve svém složení kyslík.
Rovnice tvorby kyslíku
Když byly dva ionty (kation a anion) pocházející z vody vypuštěny, říká se, že došlo k elektrolýze vody.
Podívejte se taky: Kvantitativní aspekty elektrolýzy
Výroba jednoduchých látek, jako je plynný vodík (H2), plynný kyslík (O.2) atd.;
Výroba složených látek, jako je hydroxid sodný (NaOH), kyselina sírová (H2POUZE4) atd;
Povlakování součásti konkrétním kovem, jako je měď (měď) a zlato (zlacení);
Slouží k odstranění určitého kovu z rudy.
Vyřešená cvičení z elektrolýzy
Příklad 1 - (Vunesp) Vodný roztok CuCℓ2 je podroben elektrolýze za použití platinových elektrod. Správné prohlášení je:
a) K redukci iontů Cu dochází na katodě2+.
b) Na anodě dochází k oxidaci iontů Cu2+.
c) Na katodě se tvoří plynný chlor.
d) Část platinové anody se rozpouští za vzniku Pt2+.
e) Produkty této elektrolýzy by se lišily, pokud by došlo k elektrolýze CuCl2 byl ohnivý (fúze).
a) Správně. Když CuCl2 je rozpuštěn ve vodě, máme hydroniové kationty (H+) a měď II (Cu+2). Jelikož kation mědi II nepatří do rodin IA, IIA a IIIA, je redukován.
b) Falešné, protože chloridový anion (Cl) je oxidován na anodě-), který ve svém složení nemá kyslík a není fluoridem (F.-).
c) Nepravda, protože ke snížení kationtu mědi II dochází na katodě, proto dochází k tvorbě kovového mědi.
d) Falešné, protože platinové nebo grafitové elektrody v elektrolýze vedou pouze elektřinu, neúčastní se procesu.
e) Nepravda, jako magmatická elektrolýza chloridu měďnatého II (CuCl2) by představoval přesně stejné produkty jako vodný, protože přítomnými ionty by byla měď II (Cu+2) a chlorid (Cl-1).
Příklad 2 (UFRN) Zvažte následující systémy:
I. Roztavený chlorid sodný;
II. Vodný roztok chloridu sodného;
III. Kondenzovaný hydroxid sodný;
IV. Vodný roztok hydroxidu sodného.
Ty, které mohou poskytnout sodík, když jsou podrobeny elektrolýze, jsou:
a) pouze já a II.
b) pouze I a III.
c) pouze II a IV.
d) pouze III a IV.
e) I, II, III a IV.
Systémy, které dodávají kovový sodík jako produkt na katodě, jsou I a III.
I- Jediným kationem přítomným v médiu je kation sodný, proto může pouze redukovat a tvořit kovový sodík.
II- Tento systém neposkytuje kovový sodík, protože chlorid sodný byl rozpuštěn ve vodě, proto ve středu máme přítomnost kationů sodíku (Na+) a hydronium (H.+) - to je ten, kdo trpí redukcí, protože sodík patří do rodiny IA.
III - Jediným kationem přítomným v médiu je kation sodný (protože materiál byl podroben fúzi), proto pouze prochází redukcí za vzniku kovového sodíku;
IV- Tento systém neposkytuje kovový sodík, protože hydroxid sodný byl rozpuštěn ve vodě, takže ve středu máme přítomnost sodných kationtů (Na+) a hydronium (H.+) - to je ten, kdo trpí redukcí, protože sodík patří do rodiny IA.
Podle mě. Diogo Lopes Dias
