Elektrolyysi on fysikaalis-kemiallinen prosessi, joka käyttää sähköenergiaa mistä tahansa lähteestä (kuten akku tai paristo) pakottaakseen kemiallisen reaktion tapahtumaan tuottamaan yksinkertaisia tai yhdistettyjä aineita, joita ei löydy luonnosta tai joita ei ole suurina määrinä.
Esitys minkä tahansa elektrolyysijärjestelmän kokoonpanosta
Elektrolyysin aikana kationi pelkistyy katodissa ja anioni hapettuu anodissa. Tämä tapahtuu ulkoisen lähteen tarjoaman sähköpurkauksen kautta. Siten elektrolyysissä meillä on ei-spontaani hapetus- ja pelkistysreaktio.
Ymmärrä nyt kaksi tapaa, joilla elektrolyysi tapahtuu:
Tämän tyyppisessä elektrolyysissä käytämme a ioninen aine nestemäisessä tilassa elektrolyyttisäiliössä. Kun ioninen aine (XY) käy läpi fuusion, se käy läpi dissosiaatio, kuten alla on esitetty:
Kun virtalähde kytketään päälle, kationi (X+) liikkuu kohti katodia ja anionit (Y-) siirtyä kohti anodia. Siten:
Katodissa: kationit vastaanottavat elektroneja (ne pelkistyvät) ja muuttuvat stabiiliksi aineeksi (X), prosessia, jota edustaa seuraava yhtälö:
Anodilla: anionit menettävät elektroneja (ne hapettuvat) ja niistä tulee stabiili aine (X), prosessi, jota edustaa seuraava yhtälö:
a) Esimerkki magmaelektrolyysistä
Seuraa esimerkkinä nyt magneettista elektrolyysiä natriumkloridia (NaCl). Kun natriumkloridi (NaCl) fuusioituu, se käy dissosiaatioprosessin, kuten alla on esitetty:
Kun virtalähde kytketään päälle, kationi (Na+) liikkuu kohti katodia, ja anionit (Cl-) siirtyä kohti anodia. Siten:
Katodissa: kationit+ he vastaanottavat elektroneja (ne pelkistyvät) ja niistä tulee stabiili aine (Na, joka on kiinteä metalli), prosessi, jota edustaa seuraava yhtälö:
Anodilla: Cl-anionit- ne menettävät elektroneja (ne hapettuvat) ja niistä tulee stabiili aine (Cl2, joka on kaasumainen), prosessi, jota edustaa seuraava yhtälö:
Kaavio, joka osoittaa NaCl: n magmaelektrolyysin
Siten natriumkloridin magmaelektrolyysissä muodostuu metallista natriumia (Na) ja kloorikaasua (Cl2).
Tämän tyyppisessä elektrolyysissä käytämme veteen liuotettua ionista ainetta elektrolyysisäiliön sisällä. Joten ennen elektrolyysin suorittamista sekoitetaan ensin aine (yleensä suola epäorgaaninen) vedessä sen dissosiaation aikaansaamiseksi (kationin ja anionin vapautuminen), kuten on esitetty karjua:
Ero suhteessa magmaelektrolyysiin on se, että dissosiaation ionien lisäksi meillä on ioneja myös veden itsionisaatiosta. Itseionisaatiossa vesi tuottaa hydroniumkationin (H+) ja hydroksidianioni (OH-), kuten alla olevassa yhtälössä:
Siten elektrolyyttisen altaan sisällä on kaksi kationia (yksi aineesta) ioninen ja toinen vedestä) ja kaksi anionia (yksi ionisesta aineesta ja toinen ionista aineesta Vesi).
Kationien ja anionien purkautumisjärjestys on tiedettävä, mikä kationi siirtyy katodiin ja mikä anioni siirtyy anodiin.
Kationeille:
Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> hydronium> IIIA-perhe> IIA-perhe> IA-perhe
anioneille
Hapettamattomat anionit ja HSO4 > hydroksidi> hapetetut anionit ja F
Kun virtalähde kytketään päälle, kationi (X+) siirtyy kohti katodia ja yksi anioneista (Y-) siirtyy kohti anodia.
Katodissa: kationit vastaanottavat elektroneja (ne pelkistyvät) ja muuttuvat stabiiliksi aineeksi (X), prosessin, jota edustaa seuraava yhtälö:
Anodilla: anionit menettävät elektroneja (ne hapettuvat) ja niistä tulee stabiili aine (Y), prosessi, jota kuvaa seuraava yhtälö:
a) Esimerkki vesipitoisesta elektrolyysistä
Esimerkkinä käytämme natriumkloridin (NaCl) vesipitoista elektrolyysiä. Kun natriumkloridi (NaCl) liuotetaan veteen, se käy dissosiaatioprosessin alla olevan kuvan mukaisesti:
NaCl: n dissosiaation lisäksi meillä on veden itsionisaatio:
Joten meillä on H-kationit+ ja edelleen+ ja OH-anionit- ja Cl-. Sitten, kun virtalähde kytketään päälle, meillä on seuraava:
katodissa: H-kationit+ vastaanottaa elektroneja (pelkistyneitä) ja niistä tulee stabiili aine (H2, joka on kaasu). Tämä johtuu siitä, että hydroniumilla on prioriteetti IA-perheen elementteihin (tässä tapauksessa Na). Prosessia edustaa seuraava yhtälö:
anodilla: Cl-anionit- ne menettävät elektroneja (ne hapettuvat) ja niistä tulee stabiili aine (Cl2, joka on kaasumaista). Tämä johtuu Cl- se on hapettamaton anioni ja sillä on prioriteetti hydroksidiin nähden, prosessia edustaa seuraava yhtälö:
Kaavio, joka osoittaa NaCl: n vesipitoisen elektrolyysin
Siten natriumkloridin vesipitoisessa elektrolyysissä muodostuu vetykaasua (H2) ja kloorikaasu (Cl2).
Minun luona. Diogo Lopes Dias
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise.htm