Vandelektrolyse: hvad er f.eks. Applikationer

Elektrolysen af ​​vand består af nedbrydningen af ​​dette stof ved hjælp af en elektrisk strøm og tilsætningen af ​​en elektrolyt. Lad os bedre forstå, hvordan dette sker?

Læs også: Hvad er elektrolyse?

Hvordan sker vandelektrolyse?

Vandmolekyler er i stand til selvionisering og genererer H-ioner⁺ (eller H₃O⁺) og åh^-:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

eller
2 timer₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-

Imidlertid, vand er en meget svag elektrolyt og på trods af at de har disse ioner, kan den ikke lede elektrisk strøm. For at udføre elektrolyse, dvs. nedbrydning ved hjælp af en elektrisk strøm, er det således nødvendigt at tilføje en elektrolyt, et ionisk opløst stof, der kan være et salt, en base eller en syre.

Elektrolyse af vand involverer passage af en elektrisk strøm.

Prioriteret rækkefølge for selektiv udledning

Som forklaret i teksten Vandig elektrolyse, i dette tilfælde vil vi ikke kun have ionerne, der kommer fra vandet, men også de af stoffet, der var opløst i det. I elektrolyse udledes kun en kation og en anion ved elektroden, det vil sige det er en selektiv udledning efter en prioriteret ordre.

For at katoden og anoden, der udledes, skal være dem fra vandet og ikke de for det opløste stof, er det nødvendigt at vælge et syreen base eller et salt, hvis ioner mindre let udledes fra elektroderne end ionerne i vand. For at gøre dette skal vi konsultere prioritetskøen vist nedenfor:

Faldende rækkefølge af ionudladningslethed i vandig elektrolyse

Bemærk, at kationerne er anført nedenfor H⁺ har mindre nem aflæsning end det. I tabellen til højre ser vi, at anionerne under OH^- har mindre nem aflæsning. Derfor kan vi f.eks. Vælge et salt, en base eller en syre, der danner Na-ionerne.⁺, K⁺, VED₃^-KUN₄^2- og så videre udover at danne de samme ioner som vand, det vil sige H⁺ og åh^-. Nogle eksempler er: svovlsyre (H₂KUN₄natriumhydroxid (NaOH) og kaliumnitrat (KNO₃).

Eksempel med de reaktioner, der opstod ved elektrolyse af vand

Lad os sige, at en elektrolyse af vand udføres med tilsætning af svovlsyre. I dette tilfælde vil vi have dannelsen af ​​følgende ioner i midten:

• Syredissociation: 1 H₂KUN₄ → 2 H⁺ + 1 SO₄^2-

• Autoionisering af vand: H₂O → H⁺ + OH^- eller 2 timer₂O → H₃O⁺ + OH^-

Bemærk, at den eneste eksisterende kation er H.⁺, så det er ham, der vil lide reduktion (gevinst på elektroner) på den negative elektrode (katode) og vil producere brintgasO (H₂).

Nu, når vi taler om anioner, er der to anioner i midten, som er OS₄^2- og åh^-. Som tabellen ovenfor viser, er operativsystemet₄^2- det er mere reaktivt og mindre let at aflade. Således OH^- vil blive afladet, oxiderende (tabende elektroner) i den positive elektrode (anode) og vil producere gas ilt(O₂):

• Katode halvreaktion: 4 H₃O⁺ + 4 og^- → H₂O + H₂

• Anode-halvreaktion: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 og^-

Når vi tilføjer hele denne proces, når vi frem til den globale ligning:

• Vandionisering: 8 H₂O → 4 H₃O⁺ + 4 OH^-

• Katode halvreaktion: 4 H₃O⁺ + 4 og^- → 4 H₂O + 2 H₂

• Anode-halvreaktion: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 og^-

• Global ligning: 2H₂O → 2 H₂ + 1 O₂

Vand elektrolyse illustration

Bemærk, at mængden af ​​produceret brint er dobbelt så stor som ilt. I praksis er dette strenge forhold imidlertid ikke verificeret, fordi ilt er mere opløseligt end gas hydrogen.

Læs også: Opnåelse af aluminium gennem elektrolyse

Anvendelser af vandelektrolyse

Elektrolyse af vand er en meget vigtig proces, i betragtning af at brint er en gas, der kan bruges som brændstof. Ligesom olie-afledte brændstoffer ikke kan fornyes, kan brintgas blive et vigtigt alternativ.

Derudover findes der allerede benzinproduktionsmetoder, der bruger vandelektrolyseprocessen. Se hvordan dette gøres i teksten Forskere er i stand til at omdanne kuldioxid til benzin.

Af Jennifer Fogaça
Kemilærer

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm