Tardne naatriumkloriidi elektrolüüs. Soola elektrolüüs

Tekstis "Tardelektrolüüs”Selgitati, et see protsess toimub siis, kui elektrivool lastakse läbi sulatatud aines (vedelas olekus) ilma vett, nii saab katioon elektrone ja anioon elektrone, nii et mõlema elektrilaeng võrdub nulliga ja energiaga kogunenud.

Tardelektrolüüsi paremaks mõistmiseks kaalume seda tüüpi protsesside ühte olulisemat näidet, naatriumkloriidi või lauasoola (NaCl) elektrolüüsi.

Naatriumkloriid tekib looduses elektroni ülekandmisel naatriumist (Na) klooriks (Cl) vastavalt allpool toodud reaktsioonile:

2Na (s) + 1Cl₂(g) → 2NaCl (s)

See protsess on spontaanne, kuid selle reaktsiooni pöördprotsess ei ole spontaanne, see tähendab gaasi kloori (Cl₂(g) - joonis allpool) ja metallilist naatriumi (Na (s)) looduses ei esine. Kui tahame, et see juhtuks, peame protsessi alustama.

Seda saab teha tardelektrolüüsiga. Sool kuumutatakse temperatuurini üle 800,4 ° C, mis on selle sulamistemperatuur; ja sel viisil see sulandub, liikudes tahkest vedelaks. Selles füüsilises olekus teie Na ioonid⁺ ja Cl^- on tasuta.

Seejärel pannakse sula sool anumasse, elektrolüütianumasse ja kaks inertset plaatina- või grafiitelektroodi kastetakse naatriumkloriidi. Need elektroodid on ühendatud otsese elektrivoolu tekitava allikaga, näiteks aku või elemendiga.

Elektrivoolu läbimisel juhtub järgmine:

• Aku või elemendi negatiivne poolus varustab elektronidega ühte elektroodidest, millest saab katood;
• Katood: võtab rakust elektronid vastu ja muutub negatiivseks pooluseks, meelitades Na katioone.⁺, sest vastupidised laengud meelitavad ligi. Need ioonid saavad elektroodid elektroodist (katoodist) ja nende reduktsioon toimub, moodustades metallilise naatriumi:

Reduktsioon:Kell⁺_(ℓ) + ja^- → Sisse_s)

Metalliline naatrium ladestub elektroodi kohale ja saadetakse reservuaari.

Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

• Anood: muutub positiivselt laetud, meelitades Cl anioone^- (sellepärast nimetatakse seda anoodiks). Need ioonid kaotavad anoodiga kokkupuutumisel oma elektronid ja seetõttu oksüdeeruvad, moodustades klooriaatomid, mis kohe kaks-kaks ühendavad kloorgaasi:

Oksüdeerumine:2Cl^-_(ℓ) → 2 ja^- + 1Cl₂g)

See gaas pulbitseb anoodi ümber ja kogutakse süsteemile kohandatud klaastoru abil.

Seega annab antud juhul üldise reaktsiooni:

Katood: 2Na⁺_(ℓ) + 2e^- → 2Na_s)
Anood: 2Cl^-_(ℓ) → 2 ja^- + 1Cl₂g) ____________
Globaalne reaktsioon: 2Na⁺_(ℓ) + 2Cl^-_(ℓ) → 2Na_s) + 1Cl₂g)

Teine oluline aspekt, mida tuleb teadvustada ja mida rõhutati mainitud teksti lõpus (magneelektrolüüs), on see, et elektrolüüsi jaoks elektrivoolu genereerimiseks kasutatava elemendi või aku ddp (potentsiaalide vahe) peab olema võrdne või suurem kui reaktsioon.

Vaatame seda kaalutava naatriumkloriidi elektrolüüsi korral. Selle reaktsiooni potentsiaalse erinevuse leidmiseks piisab katoodi standardse redutseerimispotentsiaali vähendamisest anoodi võrra. Seda selgitatakse tekstis. Aku potentsiaalne erinevus .

Standardsete reduktsioonipotentsiaalide tabeli kaudu (E⁰punane), teame, et:

Kell⁺_(ℓ) + ja^- → Sisse_s) JA⁰punane = -2,71
2Cl^-_(ℓ) → 2 ja^- + 1Cl₂g) JA⁰punane = +1,36

Nüüd lihtsalt vähendage neid väärtusi, et teada saada globaalse reaktsiooni potentsiaalset erinevust:

Ja⁰ = JA⁰_{punane (katood)}  - JA⁰_{punane (anood)}
Ja⁰ = -2,71 – (+ 1,36)
Ja⁰ = - 4,07 V

Seetõttu tähendab see, et kasutatava elemendi või aku pinge peab olema vähemalt 4,07 V, et teostada naatriumkloriidi tardelektrolüüsi.

Negatiivne väärtus näitab ainult, et see on mittespontaanne protsess.. Patareide puhul, mis on spontaanne protsess, võetakse elektromotoorjõu väärtus (∆E⁰) annab alati positiivse.

Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia

Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Tardnaatriumkloriidi elektrolüüs"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm. Juurdepääs 28. juunil 2021.

e) See on spontaanne redoksprotsess.