पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में विद्युत प्रवाह और इलेक्ट्रोलाइट के अतिरिक्त के माध्यम से इस पदार्थ का अपघटन होता है। आइए बेहतर समझते हैं कि ऐसा कैसे होता है?
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पानी का इलेक्ट्रोलिसिस कैसे होता है?
जल के अणु स्व-आयनीकरण में सक्षम होते हैं, जिससे H आयन उत्पन्न होते हैं+ (या एच3हे+) और ओह-:
एच2हे हो+ + ओह-
या
2 घंटे2हे हो3हे+ + ओह-
हालाँकि, पानी एक बहुत ही कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है और इन आयनों के होने के बावजूद, यह आचरण नहीं कर सकता विद्युत प्रवाह. इस प्रकार, इसका इलेक्ट्रोलिसिस करने के लिए, अर्थात विद्युत प्रवाह के माध्यम से इसका अपघटन, एक इलेक्ट्रोलाइट, एक आयनिक विलेय जो एक नमक, एक आधार या एक एसिड हो सकता है, जोड़ना आवश्यक है।
चयनात्मक निर्वहन के लिए प्राथमिकता आदेश
हालाँकि, जैसा कि पाठ में बताया गया है जलीय इलेक्ट्रोलिसिस, इस मामले में, हमारे पास न केवल पानी से आने वाले आयन होंगे, बल्कि उस पदार्थ के भी होंगे जो उसमें घुल गए थे। इलेक्ट्रोलिसिस में, इलेक्ट्रोड पर केवल एक धनायन और एक आयन का निर्वहन किया जाता है, अर्थात यह है a प्राथमिकता के आदेश के बाद चयनात्मक निर्वहन.
इस प्रकार, कैथोड और एनोड के लिए जो पानी के रूप में डिस्चार्ज किए जाएंगे, न कि घुले हुए पदार्थ के लिए, यह चुनना आवश्यक है अम्ल, एक आधार या एक नमक जिसके आयन पानी में आयनों की तुलना में इलेक्ट्रोड से कम आसानी से निकलते हैं। ऐसा करने के लिए, हमें नीचे दिखाए गए प्राथमिकता कतार से परामर्श करने की आवश्यकता है:
ध्यान दें कि H. के नीचे सूचीबद्ध धनायन+ इसकी तुलना में उतारने में कम आसानी होती है। दाईं ओर की तालिका में, हम देखते हैं कि OH. के नीचे के आयन- उतारने में कम आसानी होती है। इसलिए, हम चुन सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक नमक, एक आधार या एक एसिड जो Na आयन बनाता है।+,क+, पर3-, केवल42- और इसी तरह, पानी के समान आयन बनाने के अलावा, यानी H+ और ओह-. कुछ उदाहरण निम्न हैं: सल्फ्यूरिक एसिड (एच2केवल4), सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) और पोटेशियम नाइट्रेट (KNO .)3).
पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में हुई प्रतिक्रियाओं के साथ उदाहरण
मान लीजिए कि सल्फ्यूरिक एसिड को मिलाकर पानी का इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है। इस मामले में, हमारे बीच में निम्नलिखित आयनों का निर्माण होगा:
एसिड पृथक्करण: 1 एच2केवल4 → 2 एच+ + 1 एसओ42-
पानी का स्व-आयनीकरण: H2ओ → एच+ + ओह- या 2 घंटे2ओ → एच3हे+ + ओह-
ध्यान दें कि एकमात्र मौजूदा कटियन एच है।+, तो यह वह है जो कमी (लाभ) भुगतेगा इलेक्ट्रॉनों) नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) पर और हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करेगाहे (एच2).
अब अयन की बात करें तो बीच में दो अयन होते हैं, जो OS42- और ओह-. जैसा कि ऊपर दी गई तालिका में दिखाया गया है, OS42- यह अधिक प्रतिक्रियाशील और निर्वहन करने में कम आसान है। इस प्रकार, OH- सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) में छुट्टी दे दी जाएगी, ऑक्सीकरण (इलेक्ट्रॉनों को खोना) और गैस का उत्पादन करेगा ऑक्सीजन(हे2):
कैथोड अर्ध-प्रतिक्रिया: 4 एच3हे+ + 4 और- → एच2ओ+एच2
एनोड अर्ध-प्रतिक्रिया: 4 OH- → 2 एच2ओ + 1 ओ2 + 4 और-
इस पूरी प्रक्रिया को जोड़कर, हम वैश्विक समीकरण पर पहुँचते हैं:
जल आयनीकरण: 8 एच2ओ → 4 एच3हे+ + 4 ओह-
कैथोड अर्ध-प्रतिक्रिया: 4 एच3हे+ + 4 और- → 4 एच2ओ + 2 एच2
एनोड अर्ध-प्रतिक्रिया: 4 OH- → 2 एच2ओ + 1 ओ2 + 4 और-
वैश्विक समीकरण: 2H2ओ → 2 एच2 +1 ओ2
ध्यान दें कि उत्पादित हाइड्रोजन का आयतन ऑक्सीजन से दोगुना है। हालांकि, व्यवहार में, यह सख्त अनुपात सत्यापित नहीं है क्योंकि ऑक्सीजन गैस की तुलना में अधिक घुलनशील है हाइड्रोजन.
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जल इलेक्ट्रोलिसिस के अनुप्रयोग
पानी का इलेक्ट्रोलिसिस एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, यह देखते हुए कि हाइड्रोजन एक गैस है जिसे ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। की तरह पेट्रोलियम व्युत्पन्न ईंधन fuel नवीकरणीय नहीं हैं, हाइड्रोजन गैस एक महत्वपूर्ण विकल्प बन सकती है।
इसके अलावा, पहले से ही गैसोलीन उत्पादन के तरीके हैं जो जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। देखें कि यह पाठ में कैसे किया जाता है वैज्ञानिक कार्बन डाइऑक्साइड को गैसोलीन में बदलने में सक्षम हैं.
जेनिफर फोगाका द्वारा
रसायन विज्ञान शिक्षक
स्रोत: ब्राजील स्कूल - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm
