Elektrolüüs on füüsikalis-keemiline protsess, mis kasutab elektrienergiat mis tahes allikast (näiteks aku või patarei), et sundida keemilise reaktsiooni toimumist tootma lihtsaid või liitühendeid, mida looduses ei leidu või mida ei leidu suurtes kogustes.
Mis tahes elektrolüüsisüsteemi koostu kujutamine
Elektrolüüsi käigus katioon katoodis redutseerub ja anioon anoodis oksüdeerub. See juhtub välise allika kaudu antava elektrilahenduse kaudu. Seega on meil elektrolüüsil mittespontaanne oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioon.
Nüüd mõistke elektrolüüsi toimumise kahte võimalust:
Seda tüüpi elektrolüüsil kasutame a ioonne aine vedelas olekus elektrolüütilises anumas. Kui ioonne aine (XY) läbib termotuumasünteesi, läbib see protsessi dissotsiatsioon, nagu on kujutatud allpool:
Seejärel, kui toiteallikas on sisse lülitatud, katioon (X+) liigub katoodi suunas ja anioonid (Y-) liikuda anoodi poole. Seeläbi:
Katoodi juures: katioonid saavad elektrone (nad redutseeruvad) ja muunduvad stabiilseks aineks (X), protsessi tähistab järgmine võrrand:
Anoodi juures: anioonid kaotavad elektronid (nad oksüdeeruvad) ja muutuvad stabiilseks aineks (X), protsessi tähistab järgmine võrrand:
a) Tardelektrolüüsi näide
Järgige näitena nüüd elektroodide tardelektrolüüsi naatriumkloriid (NaCl). Kui naatriumkloriid (NaCl) sulandub, läbib see dissotsiatsiooniprotsessi, nagu allpool näidatud:
Seejärel, kui toiteallikas on sisse lülitatud, katioon (Na+) liigub katoodi suunas ja anioonid (Cl-) liikuda anoodi poole. Seeläbi:
Katoodi juures: katioonid+ nad saavad elektrone (nad redutseeruvad) ja muutuvad stabiilseks aineks (Na, mis on tahke metall), protsessi tähistab järgmine võrrand:
Anoodi juures: Cl anioonid- nad kaotavad elektrone (nad oksüdeeruvad) ja muutuvad stabiilseks aineks (Cl2, mis on gaasiline), protsess, mida esindab järgmine võrrand:
Skeem, mis näitab NaCl tardelektrolüüsi
Seega moodustub naatriumkloriidi tardelektrolüüsil metalliline naatrium (Na) ja kloorgaas (Cl2).
Seda tüüpi elektrolüüsil kasutame elektrolüütepaagi sees vees lahustunud ioonset ainet. Niisiis, enne elektrolüüsi tegemist segame kõigepealt aine (tavaliselt soola) anorgaaniline) vees, et põhjustada selle dissotsiatsiooni (katiooni ja aniooni vabanemine), nagu näidatud kolisema:
Tardelektrolüüsi erinevus seisneb selles, et lisaks dissotsieerumise ioonidele on meil ka vee eneseionisatsiooni ioonid. Enesioniseerimisel tekitab vesi hüdrooniumkatiooni (H+) ja hüdroksiidanioon (OH-), nagu allpool toodud võrrandis:
Seega on elektrolüütilises vaagis kaks katiooni (üks ainest) ioonne ja üks veest) ja kaks aniooni (üks ioonainest ja teine vesinikust) Vesi).
Selleks, et teada saada, milline katioon liigub katoodi ja milline anioon liigub anoodi, on vaja teada katioonide ja anioonide väljalaskmise järjekorda.
Katioonide puhul:
Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> hüdroonium> IIIA perekond> IIA perekond> IA perekond
anioonide jaoks
Hapnikuta anioonid ja HSO4 > hüdroksiid> hapnikuga anioonid ja F
Seejärel, kui toiteallikas on sisse lülitatud, kuvatakse katioon (X+) liigub katoodi poole ja üks anioonidest (Y-) liigub anoodi poole.
Katoodi juures: katioonid saavad elektrone (nad redutseeruvad) ja muunduvad stabiilseks aineks (X), protsessi, mida tähistab järgmine võrrand:
Anoodi juures: anioonid kaotavad elektronid (nad oksüdeeruvad) ja muutuvad stabiilseks aineks (Y), seda protsessi kirjeldab järgmine võrrand:
a) Vesilahuse näide
Näitena kasutame naatriumkloriidi (NaCl) vesilahust. Kui naatriumkloriid (NaCl) lahustatakse vees, läbib see dissotsiatsiooniprotsessi, nagu allpool näidatud:
Lisaks NaCl dissotsieerimisele on meil vee eneseioniseerimine:
Nii et meil on H katioonid+ ja edasi+ ja OH anioonid- ja Cl-. Siis, kui toiteallikas on sisse lülitatud, on meil järgmine:
katoodi juures: H-katioonid+ saavad elektrone (redutseeritud) ja muutuvad stabiilseks aineks (H2, mis on gaas). Selle põhjuseks on see, et hüdrooniumil on IA perekonna elementide (antud juhul Na) eraldamise prioriteet. Protsessi tähistab järgmine võrrand:
anoodi juures: Cl anioonid- nad kaotavad elektrone (nad oksüdeeruvad) ja muutuvad stabiilseks aineks (Cl2, mis on gaasiline). Seda seetõttu, et Cl- see on hapnikuta anioon ja sellel on hüdroksiidiga võrreldes prioriteet, seda protsessi kirjeldab järgmine võrrand:
Skeem, mis näitab NaCl vesilahust
Seega moodustub naatriumkloriidi vesilahusel elektrolüüsil vesinikgaas (H2) ja gaasiline kloor (Cl2).
Minu poolt. Diogo Lopes Dias
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise.htm