Što je elektroliza?

Elektroliza je a nespontana kemijska reakcija koja uključuje reakciju redukcije oksidacije koja je uzrokovana električnom strujom.

Da bi došlo do elektrolize, uključena električna struja mora biti kontinuirana i imati dovoljan napon.

Da bi uključeni ioni imali slobodu u kretanju koje obavljaju, elektroliza može nastati fuzijom (magmatska elektroliza) ili otapanjem (elektroliza u otopini).

Primjene elektrolize

Mnogi se materijali i kemijski spojevi proizvode iz postupka elektrolize, na primjer:

• aluminij i bakar
• vodik i klor u cilindru
• bižuterija (postupak galvanizacije)
• ekspres lonac
• magnezijev kotač (poklopci automobila).

Zakoni elektrolize

Zakone elektrolize razvio je engleski fizičar i kemičar Michael de Faraday (1791-1867). Oba zakona uređuju kvantitativne aspekte elektrolize.

THE prvi zakon elektrolize ima sljedeću izjavu:

“Masa elementa, nataloženog tijekom procesa elektrolize, izravno je proporcionalna količini električne energije koja prolazi kroz elektrolitsku ćeliju”.

Q = i. t

Gdje,

P: električni naboj (C)

ja: intenzitet električne struje (A)
t: vremenski interval prolaska električne (ih) struje

THE drugi zakon elektrolize ima sljedeću izjavu:

“Mase različitih elemenata, kada se tijekom elektrolize talože jednakom količinom električne energije, izravno su proporcionalne njihovim kemijskim ekvivalentima”.

M = K. I

Gdje,

M: masa supstance
K: konstanta proporcionalnosti
I: gramov ekvivalent tvari

Saznajte više u članku: Faradayeva konstanta.

Klasifikacija

Proces elektrolize može se dogoditi topljenjem ili otapanjem:

Magmatska elektroliza

Magmatska elektroliza je ona koja se prerađuje od rastopljenog elektrolita, odnosno postupkom Fuzija.

Kao primjer upotrijebimo NaCl (natrijev klorid). Kada tvar zagrijemo na 808 ° C, ona se stapa i prisutni ioni (Na⁺ i Cl^-) počinju imati veću slobodu kretanja, u tekućem stanju.

kada električna struja prelazi u elektrolitsku ćeliju, katione Na⁺ privlači ih negativni pol, nazvan katoda. Već su anioni Cl^-, privlači ih pozitivni pol ili anoda.

U slučaju Na⁺ dolazi do reakcije redukcije, dok u Cl^-, postoji reakcija oksidacija.

Shema magmatske elektrolize NaCl

Vodena elektroliza

U vodenoj elektrolizi, ionizirajuće otapalo je voda. U vodenoj otopini elektroliza se može izvesti obrnutim elektrodama ili aktivnim (ili reaktivnim) elektrodama.

Inertne elektrode: voda u otopini ionizira prema jednadžbi:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

Uz disocijacija NaCl imamo:

NaCl → Na⁺ + Kl^-

Dakle, H kationi⁺ i dalje⁺ mogu se isprazniti na negativnom polu, dok OH anioni^- i Cl^- može se isprazniti na pozitivnom polu.

Shema vodene elektrolize NaCl

U kationima postoji reakcija redukcije (katodna redukcija), dok u anionima reakcija oksidacije (anodna oksidacija).

Dakle, imamo reakciju elektrolize:

2 NaCl + 2H₂O → 2 u⁺ + 2 OH^- + H₂ + Kl₂

Iz ovoga možemo zaključiti da molekule NaOH ostaju u otopini, dok H₂ se oslobađa na negativnom polu i Cl₂, na pozitivnom polu.

Ovaj postupak rezultirat će ekvivalentnom jednadžbom:

2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Kl₂

Aktivne elektrode: u ovom slučaju aktivne elektrode sudjeluju u elektrolizi, međutim trpe koroziju.

Kao primjer imamo elektrolizu u vodenoj otopini bakrenog sulfata (CuSO₄):
CUSO₄ → Cu₂ + OS ^2-₄
H₂O → H⁺ + OH^-

Shema vodene elektrolize CuSO₄

U tom će slučaju bakarna anoda nagrizati:

Dupe⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

To je zato što, prema standardnim potencijalima elektroda, električna struja lakše uklanja elektrone iz Cu⁰ nego OS ^2-₄ ili od oh^-.

Stoga se na negativnom polu događa sljedeća reakcija elektrolize:

2e^- + Cu²⁺ → Cu

Na pozitivnom polu imamo reakciju elektrolize:

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

Konačno, kada dodamo dvije jednadžbe elektrolize, kao rezultat imamo nulu.

Želite znati više o temi? Pročitajte članke:

• Ion, Kation i Anion
• Kemijske reakcije
• reakcije oksidacije-redukcije

Baterija i elektroliza

Elektroliza se temelji na inverznom fenomenu u odnosu na akumulator. U elektrolizi postupak nije spontan, kao što se događa u baterijama. Drugim riječima, elektroliza pretvara električnu energiju u kemijsku, dok stanica generira električnu energiju iz kemijske energije.

znati više o Elektrokemija.

Vježbe

1. (Ulbra-RS) Metalni kalij može se dobiti magnetskom elektrolizom kalijevog klorida. U toj izjavi označite ispravnu alternativu.

a) Elektroliza je postupak koji uključuje reakcije redukcije i redukcije oksidacije motivirane električnom strujom.
b) Magmatska elektroliza kalijevog klorida odvija se na sobnoj temperaturi.
c) Kalij se u prirodi nalazi u reduciranom obliku (K⁰).
d) Reakcija elektrolize odvija se uz pomoć ultraljubičastog zračenja.
e) U procesu elektrolize kalijevog klorida, da bi se dobio metalni kalij, dolazi do prijenosa elektrona iz kalija u klor.

Pogledajte Odgovor

Zamjena za

2. (UFRGS-RS) U katodi stanice za elektrolizu uvijek se nalazi:

a) Taloženje metala.
b) Polureakcija smanjenja.
c) Proizvodnja električne struje.
d) Otpuštanje vodikovog plina.
e) Kemijska korozija.

Pogledajte Odgovor

Alternativa b

3. (Unifor-CE) Sljedeći se prijedlozi odnose na elektrolizu:

Ja Reakcije elektrolize javljaju se kod potrošnje električne energije.
II. Vodene otopine glukoze ne mogu se elektrolizirati jer ne provode električnu struju.
III. U elektrolizi slanih otopina metalni kationi podvrgavaju se oksidaciji.

To možemo reći samo:

a) u pravu sam.
b) II je točan.
c) III je točan.
d) I i II su točni.
e) II i III su točni.

Pogledajte Odgovor

Alternativa

4. (FEI-SP) Dva studenta kemije izvela su BaCl elektrolizu₂; prvi vodeni, a drugi vatreni. Što se tiče rezultata, možemo reći da su oba postignuta:

a) H₂ to je₂ na anodama.
b) H₂ a Ba na anodama.
c) Cl₂ a Ba na elektrodama.
d) H₂ na katodama.
e) Kl₂ na anodama.

Pogledajte Odgovor

Alternativni i

5. (Vunesp) "Bazen bez kemije”Oglas je koji uključuje pročišćavanje vode. Poznato je, međutim, da se tretman sastoji od dodavanja natrijevog klorida u vodu i dodavanja ovog vode kroz posudu opremljenu bakrenim i platinastim elektrodama povezanim s olovom automobil.

a) Na temelju tih podataka razgovarajte o tome je li oglasna poruka točna
b) Uzimajući u obzir inertne elektrode, napiši jednadžbe uključenih reakcija koje opravdavaju prethodni odgovor.

Pogledajte Odgovor

a) Poruka oglasa nije točna jer će doći do stvaranja kemijskih proizvoda.
b) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Kl₂ (reakcija koja stvara klor, korisna u obradi vode u bazenu)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (reakcija koja stvara NaClO, jako baktericidno sredstvo)