Co je to elektrolýza?

Elektrolýza je a spontánní chemická reakce který zahrnuje oxidačně-redukční reakci, která je způsobena elektrickým proudem.

Aby mohla elektrolýza proběhnout, musí být zapojený elektrický proud nepřetržitý a mít dostatečné napětí.

Aby mohly mít zapojené ionty volnost v pohybu, který provádějí, může dojít k elektrolýze fúzí (magmatická elektrolýza) nebo rozpouštěním (elektrolýza v roztoku).

Aplikace elektrolýzy

Z procesu elektrolýzy se vyrábí mnoho materiálů a chemických sloučenin, například:

• hliník a měď
• vodík a chlór ve válci
• bižuterie (proces galvanizace)
• tlakový hrnec
• hořčíkové kolo (kryty kol automobilu).

Zákony elektrolýzy

Zákony elektrolýzy vytvořil anglický fyzik a chemik Michael de Faraday (1791-1867). Oba zákony upravují kvantitativní aspekty elektrolýzy.

THE první zákon elektrolýzy má následující prohlášení:

“Hmotnost prvku uloženého během procesu elektrolýzy je přímo úměrná množství elektřiny, které prochází elektrolytickým článkem”.

Q = i. t

Kde,

Q: elektrický náboj (C)
i: intenzita elektrického proudu (A)
t: časový interval průchodu elektrického proudu

THE druhý zákon elektrolýzy má následující prohlášení:

“Hmoty různých prvků, jsou-li během elektrolýzy ukládány stejným množstvím elektřiny, jsou přímo úměrné jejich chemickým ekvivalentům”.

M = K. A

Kde,

M: hmotnost látky
K.: konstanta proporcionality
A: gramový ekvivalent látky

Více se dozvíte v článku: Faradayova konstanta.

Klasifikace

K procesu elektrolýzy může dojít tavením nebo rozpuštěním:

Magmatická elektrolýza

Magná elektrolýza je ta, která se zpracovává z roztaveného elektrolytu, tj. Procesem Fúze.

Jako příklad použijeme NaCl (chlorid sodný). Když zahřejeme látku na 808 ° C, spojí se a přítomné ionty (Na⁺ a Cl^-) nyní mají větší volnost pohybu v kapalném stavu.

když elektrický proud přechází do elektrolytického článku, kationů Na⁺ přitahuje je záporný pól zvaný katoda. Již anionty Cl^-, jsou přitahovány kladným pólem nebo anodou.

V případě Na⁺ dochází k redukční reakci, zatímco v Cl^-, je reakce oxidace.

Schéma elektrolýzy magmatické NaCl

Vodná elektrolýza

Při vodné elektrolýze se jako ionizační rozpouštědlo používá voda. Ve vodném roztoku lze elektrolýzu provádět invertovanými elektrodami nebo aktivními (nebo reaktivními) elektrodami.

Inertní elektrody: voda v roztoku ionizuje podle rovnice:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

S disociace NaCl máme:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Tedy H kationty⁺ a dál⁺ mohou být vybity na záporném pólu, zatímco OH anionty^- a Cl^- mohou být vybity na kladném pólu.

Schéma vodné elektrolýzy NaCl

V kationtech probíhá redukční reakce (katodická redukce), zatímco v aniontech oxidační reakce (anodická oxidace).

Takže máme elektrolýzní reakci:

2 NaCl + 2 H₂O → 2 palce⁺ + 2 OH^- + H₂ + Cl₂

Z toho můžeme usoudit, že molekuly NaOH zůstávají v roztoku, zatímco H₂ se uvolňuje na záporném pólu a Cl₂, na kladném pólu.

Výsledkem tohoto procesu bude ekvivalentní rovnice:

2 NaCl + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

Aktivní elektrody: v tomto případě se aktivní elektrody účastní elektrolýzy, ale trpí korozí.

Jako příklad můžeme uvést elektrolýzu ve vodném roztoku síranu měďnatého (CuSO₄):
KUSO₄ → Cu₂ + OS ^2-₄
H₂O → H⁺ + OH^-

Schéma vodné elektrolýzy CuSO₄

V tomto případě bude měděná anoda korodovat:

Osel⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

Je to proto, že podle standardních potenciálů elektrod má elektrický proud snazší čas odstraňovat elektrony z Cu⁰ než OS ^2-₄ nebo z oh^-.

Proto na záporném pólu dochází k následující elektrolýzní reakci:

2e^- + Cu²⁺ → Cu

Na kladném pólu máme elektrolýzní reakci:

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

Nakonec, když sečteme dvě elektrolýzové rovnice, výsledkem bude nula.

Chcete se o tématu dozvědět více? Přečtěte si články:

• Ion, kation a anion
• Chemické reakce
• Oxidační reakce

Baterie a elektrolýza

Elektrolýza je založena na inverzním jevu k fenoménu baterie. Při elektrolýze proces není spontánní, jako je tomu u baterií. Jinými slovy, elektrolýza přeměňuje elektrickou energii na chemickou energii, zatímco buňka generuje elektrickou energii z chemické energie.

vědět více o Elektrochemie.

Cvičení

1. (Ulbra-RS) Kovový draslík lze vyrábět magmatickou elektrolýzou chloridu draselného. Z tohoto prohlášení zaškrtněte správnou alternativu.

a) Elektrolýza je proces, který zahrnuje oxidačně-redukční a redukční reakce motivované elektrickým proudem.
b) Igná elektrolýza chloridu draselného probíhá při pokojové teplotě.
c) Draslík se v přírodě nachází ve snížené formě (K.⁰).
d) Elektrolýzní reakce je reakce, která probíhá pomocí ultrafialového záření.
e) V procesu elektrolýzy chloridu draselného dochází k získání kovového draslíku k přenosu elektronů z draslíku na chlor.

Viz odpověď

Alternativa k

2. (UFRGS-RS) Na katodě článku pro elektrolýzu je vždy:

a) Usazování kovů.
b) Redukční poloreakce.
c) Výroba elektrického proudu.
d) Uvolňování plynného vodíku.
e) Chemická koroze.

Viz odpověď

Alternativa b

3. (Unifor-CE) Následující návrhy se týkají elektrolýzy:

I. K elektrolýzním reakcím dochází při spotřebě elektrické energie.
II. Vodné roztoky glukózy nelze elektrolyzovat, protože nevedou elektrický proud.
III. Při elektrolýze solných roztoků podléhají kovové kationty oxidaci.

Můžeme říci, že pouze:

a) mám pravdu.
b) II je správné.
c) III je správné.
d) I a II jsou správné.
e) II a III jsou správné.

Viz odpověď

Alternativní

4. (FEI-SP) Dva studenti chemie provedli elektrolýzu BaCl₂; první vodnatý a druhý ohnivý. O výsledku můžeme říci, že oba získali:

a) H₂ to je₂ na anodách.
b) H₂ a Ba na anodách.
c) Cl₂ a Ba na elektrodách.
d) H₂ na katodách.
e) Cl₂ na anodách.

Viz odpověď

Alternativní a

5. (Vunesp) "Pool bez chemie”Je reklama zahrnující úpravu vody. Je však známo, že zpracování spočívá v přidání chloridu sodného do vody a jejím průchodu vodu přes nádobu vybavenou měděnými a platinovými elektrodami připojenými k olovu auto.

a) Na základě těchto informací prodiskutujte, zda je reklamní zpráva správná
b) Vezmeme-li v úvahu inertní elektrody, napište rovnice zúčastněných reakcí, které ospravedlňují předchozí odpověď.

Viz odpověď

a) Reklamní sdělení není správné, protože bude docházet k tvorbě chemických produktů.
b) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (reakce, při které vzniká chlor, užitečné při úpravě bazénové vody)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (reakce, která tvoří NaClO, silný baktericid)