Elektroliza vode: što je, na primjer, primjena

Elektroliza vode sastoji se od razgradnje ove tvari pomoću električne struje i dodavanja elektrolita. Let's bolje razumjeti kako se to događa?

Pročitajte i vi: Što je elektroliza?

Kako se događa elektroliza vode?

Molekule vode sposobne su za samojonizaciju, stvarajući H ione⁺ (ili H₃O⁺) i oh^-:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

ili
2 sata₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-

Međutim, voda je vrlo slab elektrolit i unatoč tome što ima ove ione, ne može provoditi električna struja. Dakle, da bi se izvršila njegova elektroliza, odnosno razgradnja pomoću električne struje, potrebno je dodati elektrolit, ionsku otopinu koja može biti sol, baza ili kiselina.

Elektroliza vode uključuje prolazak električne struje.

Prioritetni nalog za selektivno ispuštanje

Međutim, kako je objašnjeno u tekstu Vodena elektroliza, u ovom slučaju, nećemo imati samo ione koji dolaze iz vode, već i one tvari koja je u njoj otopljena. U elektrolizi se na elektrodi ispušta samo jedan kation i jedan anion, to jest a selektivno ispuštanje prema redoslijedu prioriteta.

Dakle, da bi katoda i anoda koje se ispuštaju bile vode, a ne otopljene tvari, potrebno je odabrati

kiselina, baza ili sol čiji se ioni lakše ispuštaju iz elektroda od iona u vodi. Da bismo to učinili, moramo se obratiti prioritetnom redu prikazanom u nastavku:

Silazni redoslijed olakšavanja ionskog pražnjenja u vodenoj elektrolizi

Imajte na umu da su kationi navedeni ispod H⁺ imaju manje lakoće istovara od njega. U tablici s desne strane vidimo da su anioni ispod OH^- imaju manju lakoću istovara. Stoga možemo odabrati, na primjer, sol, bazu ili kiselinu koja tvori ione Na.⁺, K⁺, NA₃^-, SAMO₄^2- i tako dalje, osim što također tvore iste ione kao i voda, to jest H⁺ i oh^-. Neki primjeri su: sumporne kiseline (H₂SAMO₄), natrijev hidroksid (NaOH) i kalijev nitrat (KNO₃).

Primjer s reakcijama koje su se dogodile u elektrolizi vode

Recimo da se provodi elektroliza vode s dodatkom sumporne kiseline. U ovom ćemo slučaju u sredini imati stvaranje sljedećih iona:

• Disocijacija kiseline: 1 H₂SAMO₄ → 2 h⁺ + 1 TAKO₄^2-

• Autojonizacija vode: H₂O → H⁺ + OH^- ili 2 sata₂O → H₃O⁺ + OH^-

Imajte na umu da je jedini postojeći kation H.⁺, pa će on trpjeti smanjenje (dobitak od elektroni) na negativnoj elektrodi (katodi) i proizvest će plinoviti vodikO (H₂).

Kad smo već kod aniona, u sredini su dva aniona, a to su OS₄^2- i oh^-. Kao što pokazuje gornja tablica, OS₄^2- reaktivniji je i manje ga je lako isprazniti. Dakle, OH^- će se isprazniti, oksidirajući (gubeći elektrone) u pozitivnoj elektrodi (anodi) i proizvest će plin kisik(O₂):

• Polureakcija katode: 4 H₃O⁺ + 4 i^- → H₂O + H₂

• Polureakcija anode: 4 OH^- → 2 h₂O + 1 O₂ + 4 i^-

Zbrajanjem cijelog ovog postupka dolazimo do globalne jednadžbe:

• Jonizacija vode: 8 H₂O → 4 H₃O⁺ + 4 OH^-

• Polureakcija katode: 4 H₃O⁺ + 4 i^- → 4 h₂O + 2H₂

• Polureakcija anode: 4 OH^- → 2 h₂O + 1 O₂ + 4 i^-

• Globalna jednadžba: 2H₂O → 2 H₂ + 1 O₂

Ilustracija elektrolize vode

Imajte na umu da je količina proizvedenog vodika dvostruko veća od količine kisika. Međutim, u praksi taj strogi omjer nije provjeren jer je kisik topljiviji od plina vodik.

Pročitajte i vi: Dobivanje aluminija elektrolizom

Primjene elektrolize vode

Elektroliza vode vrlo je važan proces, s obzirom na to da je vodik plin koji se može koristiti kao gorivo. Poput goriva dobivena iz nafte nisu obnovljivi, plin vodik mogao bi postati važna alternativa.

Uz to, već postoje metode proizvodnje benzina koje koriste postupak elektrolize vode. Pogledajte kako se to radi u tekstu Znanstvenici su u stanju transformirati ugljični dioksid u benzin.

Napisala Jennifer Fogaça
Učitelj kemije

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm