Elektroliza je fizikalno-kemijski postupak koji koristi električnu energiju iz bilo kojeg izvora (kao što je baterija ili baterija) prisiliti pojavu kemijske reakcije da proizvedu jednostavne ili složene tvari koje se u prirodi ne mogu naći ili ih nema u velikim količinama.
Prikaz sklopa bilo kojeg sustava za elektrolizu
Tijekom elektrolize, kation prolazi na redukciji na katodi, a anion na oksidaciji na anodi. To se događa kroz električno pražnjenje koje osigurava vanjski izvor. Dakle, u elektrolizi imamo nespontanu reakciju oksidacije i redukcije.
Sada shvatite dva načina na koja se elektroliza događa:
U ovoj vrsti elektrolize koristimo a ionska tvar u tekućem stanju u elektrolitskoj posudi. Kada se ionska tvar (XY) podvrgne fuziji, ona prolazi kroz proces disocijacija, kako je predstavljeno u nastavku:
![Fuzija](/f/560dd376c8ab3e147083d7d553c332fb.jpg)
![Disocijacija](/f/490ce9b1cd04f44e5a6ad056c57a1297.jpg)
Zatim, kad je izvor napajanja uključen, kation (X+) kreće se prema katodi, a anioni (Y-) kretati se prema anodi. Time:
Na katodi: kationi primaju elektrone (oni se podvrgavaju redukciji) i transformiraju se u stabilnu tvar (X), postupak predstavljen sljedećom jednadžbom:
![X + Katodna jednadžba](/f/98c1137977572b342a2ce46fe0d1153e.jpg)
Na anodi: anioni gube elektrone (podvrgavaju se oksidaciji) i postaju stabilna tvar (X), postupak predstavljen sljedećom jednadžbom:
![Anodna jednadžba Y-](/f/14d2b979a31ce1b142a84dc2ade1a5bb.jpg)
a) Primjer magmatske elektrolize
Kao primjer, slijedite sada magmatsku elektrolizu natrijev klorid (NaCl). Kada se natrijev klorid (NaCl) podvrgne fuziji, on prolazi kroz postupak disocijacije, kao što je prikazano dolje:
![Fuzija NaCl](/f/df946e2475e2a84d3b54d7e6a36bcdcd.jpg)
![Disocijacija NaCl](/f/74ff5966b2f3d4e220a78f59b7df25fd.jpg)
Zatim, kad je izvor napajanja uključen, kation (Na+) kreće se prema katodi, a anioni (Cl-) kretati se prema anodi. Time:
Na katodi: kationi u+ oni primaju elektrone (podvrgavaju se redukciji) i postaju stabilna tvar (Na, koji je čvrsti metal), proces predstavljen jednadžbom u nastavku:
![Katodna jednadžba Na](/f/b4cd292f6501a6060edf2ed0f16e98ac.jpg)
Na anodi: anioni Cl- gube elektrone (podvrgavaju se oksidaciji) i postaju stabilna tvar (Cl2, koji je plinovit), postupak predstavljen jednadžbom u nastavku:
![Anodna jednadžba Cl](/f/f0d473693b0ef99df2f8bce7c8ed0a2d.jpg)
Shema koja prikazuje magmatsku elektrolizu NaCl
Dakle, u magmatskoj elektrolizi natrijevog klorida nastaje metalni natrij (Na) i plinoviti klor (Cl2).
U ovoj vrsti elektrolize koristimo ionsku tvar otopljenu u vodi, unutar elektrolitskog spremnika. Dakle, prije izvođenja elektrolize prvo pomiješamo tvar (obično sol anorganski) u vodi da uzrokuje njezinu disocijaciju (oslobađanje kationa i aniona), kao što je prikazano dolje:
![disocijacija u vodi](/f/f67980ae6022c6e0fe733eb12aedbcd5.jpg)
Razlika u odnosu na magmatsku elektrolizu je u tome što osim iona iz disocijacije imamo i ione iz samojonizacije vode. U svojoj samojonizaciji voda stvara hidronijev kation (H+) i hidroksid anion (OH-), kao u donjoj jednadžbi:
![jonizacija vode](/f/12b43f2a93f0e00e5f58e1c17fc7a924.jpg)
Dakle, unutar elektrolitske posude imamo dva kationa (jedan iz tvari ionski i jedan iz vode) i dva aniona (jedan iz ionske tvari, a drugi iz Voda).
Da bismo znali koji će se kation premjestiti na katodu, a koji anion na anodu, potrebno je znati redoslijed pražnjenja kationova i aniona.
Za katione:
Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> hidronij> IIIA obitelj> IIA obitelj> IA obitelj
za anione
Neoksigenirani anioni i HSO4 > hidroksid> oksigenirani anioni i F
Zatim, kad je izvor napajanja uključen, kation (X+) kreće se prema katodi, a jedan od aniona (Y-) kreće se prema anodi.
Na katodi: kationi primaju elektrone (oni se podvrgavaju redukciji) i transformiraju se u stabilnu tvar (X), proces predstavljen jednadžbom dolje:
![Katodne jednadžbe](/f/287d066d9be86a7ff27f85f44ff65b39.jpg)
Na anodi: anioni gube elektrone (podvrgavaju se oksidaciji) i pretvaraju se u stabilnu tvar (Y), postupak predstavljen jednadžbom dolje:
![Anodne jednadžbe](/f/1aaec54e8790f6761ad626c5320296b3.jpg)
a) Primjer vodene elektrolize
Kao primjer koristit ćemo vodenu elektrolizu natrijevog klorida (NaCl). Kada se natrijev klorid (NaCl) otopi u vodi, on prolazi kroz postupak disocijacije, kao što je prikazano dolje:
![Disocijacija NaCl u vodi](/f/4392b8b1b86967fe7b97127b586a6def.jpg)
Uz disocijaciju NaCl, imamo i samojonizaciju vode:
![jonizacija vode](/f/12b43f2a93f0e00e5f58e1c17fc7a924.jpg)
Dakle, imamo H katione+ i dalje+ i OH anioni- i Cl-. Zatim, kada je izvor napajanja uključen, imamo sljedeće:
na katodi: H kationi+ primaju elektrone (reducirane) i postaju stabilna tvar (H2, koji je plin). To je zato što hidronij ima prednost ispuštanja nad elementima obitelji IA (u ovom slučaju Na). Postupak je predstavljen jednadžbom u nastavku:
![Smanjenje hidronija](/f/eb39e130de3d8741a422a8c89efb31b6.jpg)
na anodi: Cl anioni- gube elektrone (podvrgavaju se oksidaciji) i postaju stabilna tvar (Cl2, koji je plinovit). To je zato što Cl- to je anoksificirani anion i ima prednost ispuštanja u odnosu na hidroksid, postupak predstavljen jednadžbom u nastavku:
![Anodna jednadžba Cl](/f/f0d473693b0ef99df2f8bce7c8ed0a2d.jpg)
Shema koja prikazuje vodenu elektrolizu NaCl
Dakle, u vodenoj elektrolizi natrijevog klorida imamo stvaranje plinovitog vodika (H2) i plinoviti klor (Cl2).
Ja, Diogo Lopes Dias
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise.htm