Magnetska elektroliza natrijevog klorida. Elektroliza soli

U tekstu "Magmatska elektroliza”, Objašnjeno je da se taj proces događa kada se u rastopljenoj tvari (u tekućem stanju) propušta električna struja, bez prisutnosti vodu i na taj način kation prima elektrone, a anion donira elektrone, tako da oba imaju električni naboj jednak nuli i energiju nagomilano.

Da bismo bolje razumjeli kako nastaje magmatska elektroliza, razmotrimo jedan od najvažnijih primjera ove vrste procesa, elektrolizu natrijevog klorida ili kuhinjske soli (NaCl).

Natrijev klorid nastaje u prirodi prijenosom elektrona iz natrija (Na) u klor (Cl), prema donjoj reakciji:

2Na (s) + 1Cl₂(g) → 2NaCl (s)

Taj je postupak spontan, ali inverzni postupak ove reakcije nije spontan, odnosno proizvodnja plina klora (Cl₂(g) - slika dolje), a metalni natrij (Na (s)) se ne pojavljuje u prirodi. Ako želimo da se to dogodi, morat ćemo započeti postupak.

To se može postići magmatskom elektrolizom. Sol se zagrijava na temperaturu iznad 800,4 ° C, što je njezino talište; i na taj se način stapa, prelazeći iz krute u tekuću. U ovom fizičkom stanju, vaši Na ioni⁺ i Cl^- su besplatni.

Zatim se rastopljena sol stavi u posudu, elektrolitsku posudu, a dvije inertne elektrode od platine ili grafita umoče se u natrijev klorid. Te su elektrode povezane s izvorom koji generira istosmjernu električnu struju, poput baterije ili ćelije.

S prolaskom električne struje događa se sljedeće:

• Negativni pol baterije ili ćelije opskrbljuje elektrone jednom od elektroda koja postaje katoda;
• Katoda: prima elektrone iz stanice i postaje negativni pol privlačeći katione Na⁺, jer se privlače suprotni naboji. Ti ioni primaju elektrone s elektrode (katode) i dolazi do njihovog smanjenja, stvarajući metalni natrij:

Smanjenje:Na⁺_(ℓ) + i^- → U_(s)

Metalni natrij taloži se na vrhu elektrode i šalje u rezervoar.

Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)

• Anoda: postaje pozitivno nabijen privlačeći Cl anione^- (zato se zove anoda). Ti ioni gube svoje elektrone kada dođu u kontakt s anodom i, prema tome, podvrgavaju se oksidaciji, tvoreći atome klora, koji se odmah kombiniraju dva po dva u plinoviti klor:

Oksidacija:2Cl^-_(ℓ) → 2 i^- + 1Cl₂(g)

Ovaj plin mjehuri oko anode i sakuplja se staklenom cijevi prilagođenom sustavu.

Dakle, ukupna reakcija koja se javlja u ovom slučaju daje:

Katoda: 2Na⁺_(ℓ) + 2e^- → 2Na_(s)
Anoda: 2Cl^-_(ℓ) → 2 i^- + 1Cl₂(g) ____________
Globalna reakcija: 2Na⁺_(ℓ) + 2Cl^-_(ℓ) → 2Na_(s) + 1Cl₂(g)

Sljedeći važan aspekt kojeg treba biti svjestan, a koji je istaknut na kraju spomenutog teksta (Magmatska elektroliza), jest taj da za elektrolizu ako stanica ili baterija koja se koristi za generiranje električne struje mora imati ddp (potencijalnu razliku) jednaku ili veću od potencijalne razlike reakcija.

Pogledajmo ovo u slučaju elektrolize natrijevog klorida koju razmatramo. Da bi se utvrdila razlika potencijala ove reakcije, dovoljno je smanjiti standardni potencijal smanjenja katode za potencijal anode. To je objašnjeno u tekstu. Potencijalna razlika baterije .

Kroz tablicu standardnih redukcijskih potencijala (E⁰crvena), znamo da:

Na⁺_(ℓ) + i^- → U_(s) I⁰crvena = -2,71
2Cl^-_(ℓ) → 2 i^- + 1Cl₂(g) I⁰crvena = +1,36

Sada samo smanjite ove vrijednosti da biste znali potencijalnu razliku globalne reakcije:

∆I⁰ = I⁰_{crvena (katoda)}  - I⁰_{crvena (anoda)}
∆I⁰ = -2,71 – (+ 1,36)
∆I⁰ = - 4,07 V

Stoga to znači da ćelija ili baterija koja će se koristiti moraju imati napon jednak ili veći od 4,07 V za provođenje magmatske elektrolize natrijevog klorida.

Negativna vrijednost samo ukazuje da se radi o nespontanom procesu.. U slučaju baterija, što je spontani proces, vrijednost elektromotorne sile (∆E⁰) uvijek daje pozitivan.

Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju

Želite li uputiti ovaj tekst u školskom ili akademskom radu? Izgled:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Magnetska elektroliza natrijevog klorida"; Brazil škola. Dostupno u: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm. Pristupljeno 28. lipnja 2021.

e) To je spontani redoks proces.