Mis on tardelektrolüüs?

tardelektrolüüs on keemiline nähtus, milles a ioonne ühend mis tahes (näiteks sool või alus) pärast fusiooniprotsessi läbimist (muutus tahkes olekus olekuks vedelik), allutatakse välisele elektrivoolule, mis toob kaasa kahe uue aine tootmise keemiline.

Kui sool läbib sulandumisprotsessi, toimub see nn dissotsiatsioon ioonne, milles see eraldab katiooni ja aniooni, nagu allpool näidatud võrrandis:

XY_s) → X⁺₍₁₎ + Y^-₍₁₎

Pärast liitmist, kui elektrivool seda keskkonda läbib, eralduvad vabanenud ioonid, nagu allpool kirjeldatud.

• anioon läbib oksüdatsiooni, kaotab elektrone ja moodustab lihtsa aine, nagu on näidatud allpool toodud võrrandis:

Y^-₍₁₎ → Y₂ + 2 ja

Selles protsessis vabaneb 2 mol elektrone, kuna on vaja 2 mol aniooni Y^- moodustamaks molekulaarse Y (tavaliselt aatomilisusega 2, Y₂). Niisiis, teie võrrandi saab kirjutada järgmiselt:

2 Y^-₍₁₎ → Y₂ + 2 ja

• katioon läbib redutseerimise, omandab elektrone ja moodustab lihtsa (metallilise) aine vastavalt järgmisele võrrandile:

X⁺₍₁₎ + ja → X_s)

Kuna oksüdatsioonis olevate elektronide arv peab olema võrdne reduktsioonis olevate elektronide arvuga, peame korrutama ülaltoodud võrrandi 2-ga, mille tulemuseks on:

2 X⁺₍₁₎ + 2 ja → 2 X_s)

Globaalne võrrand, mis tähistab tardelektrolüüs on ehitatud termotuumasünteesi võrrandite summast, oksüdeerumine ja redutseerimine, kõrvaldades kõik elemendid, mida korratakse ühe võrrandi reaktiivis ja teise võrrandi produktis.

Sulandumine: 2 XY_s) → 2X⁺₍₁₎ + 2Y^-₍₁₎

Termotuumasünteesi võrrand korrutati 2-ga, et võrduda ioonide kogusega oksüdatsiooni- ja redutseerimisvõrrandi suhtes.

Sulandumine: 2 XY_s) → 2X⁺₍₁₎ + 2Y^-₍₁₎

Oksüdeerumine: 2 Y^-₍₁₎ → Y₂ + 2 ja

Reduktsioon: 2 X⁺₍₁₎ + 2 ja → 2 X_s)

Elektrolüüsi globaalne väärtus: 2 XY_s) → Y₂ + 2 X_s)

Vaadake samm-sammult tardelektrolüüs mõned näited:

1. näide: naatriumkloriidi (NaCl) tardelektrolüüs

1. samm: Naatriumkloriidi sulatamine soola kuumutamise teel.

NaCl_s) → Sisse⁺₍₁₎ + Cl^-₍₁₎

2. etapp: Kloriidkatiooni (Cl^-).

Cl^-₍₁₎ → Cl_{2 g)} + 2 ja

Pange tähele, et 2 mooli elektrone vabaneb, kuna molekulaarse kloori (Cl₂). Selles mõttes võib võrrandi kirjutada:

2 Cl^-₍₁₎ → Cl_{2 g)} + 2 ja

3. etapp: Naatriumkatiooni (Na⁺).

Kell⁺₍₁₎ + ja → Sisse_s)

Kuna oksüdatsioonis olevate elektronide arv peab olema võrdne reduktsioonis olevate elektronide arvuga, peame korrutama ülaltoodud võrrandi 2-ga, mille tulemuseks on:

2 sisse⁺₍₁₎ + 2 ja → 2 tolli_s)

4. etapp: Ümber kirjutada termotuumasünteesi võrrand.

Kuna katioonide ja anioonide arv on muutunud, peame korrutama 1. etapis saadud võrrandi 2-ga.

2 NaCl_s) → 2 tolli⁺₍₁₎ + 2 Cl^-₍₁₎

5. etapp: Ülemaailmse võrrandi kokkupanek tardelektrolüüs.

2 NaCl_s) → 2 tolli⁺₍₁₎ + 2 Cl^-₍₁₎

2 Cl^-₍₁₎ → Cl_{2 g)} + 2 ja

2 sisse⁺₍₁₎ + 2 ja → 2 tolli_s)

Selle globaalse võrrandi koostamiseks eemaldage lihtsalt üks etapp, mis ilmub ühe etapi reaktiivis ja teise saadus, nagu Na⁺, Cl^- ja elektronid. Seega on globaalne võrrand järgmine:

2 NaCl_s) → Cl_{2 g)} + 2 sisse_s)

2. näide: Alumiiniumbromiidi (AlBr₃)

1. samm: Naatriumkloriidi sulamine soola kuumutamisel.

AlBr_{3 (s)} → Al⁺³₍₁₎ + 3Br^-₍₁₎

Nagu soolavalemis, on ka siin kolm broomi (Br) aatomit, seega eraldub 3 mooli bromiidi aniooni (Br)^-).

2. etapp: Bromiidi katiooni oksüdatsioon (Br^-).

3Br^-₍₁₎ → br_{2 (1)} + 3 ja

Selles protsessis vabaneb 2 mooli elektrone, kuna molekulaarse broomi moodustamiseks on vaja 2 mooli bromiidaniooni (Br₂). Nii et broomi moolide arvu võrdsustamiseks kasutame ühendi Br koefitsienti 3/2₂:

3Br^-₍₁₎ → 3/2 Br_{2 (1)} + 3 ja

3. etapp: Alumiiniumkatiooni (Al⁺³).

Al⁺³₍₁₎ + 3 ja → Al_s)

Kuna oksüdatsioonis olevate elektronide arv peab olema võrdne reduktsioonis olevate elektronide arvuga, peame korrutama ülaltoodud võrrandi 2-ga, mille tulemuseks on:

2 Al⁺³₍₁₎ + 6 ja → 2 Al_s)

4. etapp: Bromiidi võrrandi korrektsioon.

Nagu alumiiniumi võrrandis, kasutatakse kuut elektroni, nii et bromiidivõrrandis peab olema ka kuus elektroni. Selleks peame võrrandi korrutama 2-ga, mille tulemuseks on:

6 Br^-₍₁₎ → 3 Br_{2 (1)} + 6 ja

5. etapp: Globaalse tardelektrolüüsi võrrandi kokkupanek.

2 AlBr_{3 (s)} → 2 Al⁺³₍₁₎ + 6 Br^-₍₁₎

6 Br^-₍₁₎ → 3 Br_{2 (1)} + 6 ja

2 Al⁺³₍₁₎ + 6 ja → 2 Al_s)

Selle globaalse võrrandi koostamiseks eemaldage lihtsalt üks etapp, mis ilmub ühe etapi reaktiivis ja teise korrutis, nagu Al-i korral⁺³, br^- ja elektronid. Seega on globaalne võrrand järgmine:

2 AlBr_{3 (s)} → 3Br_{2 (1)} + 2 Al_s)

Minu poolt. Diogo Lopes Dias

Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise-ignea.htm