Mi az elektrolízis?

Az elektrolízis a nem spontán kémiai reakció amely oxidációs-redukciós reakcióval jár, amelyet elektromos áram okoz.

Az elektrolízis végrehajtásához az érintett elektromos áramnak folyamatosnak és elegendő feszültségűnek kell lennie.

Ahhoz, hogy az érintett ionok szabadon rendelkezzenek az általuk végzett mozgásban, az elektrolízis fúzióval (magmás elektrolízis) vagy oldódással (oldatban történő elektrolízis) történhet.

Elektrolízis alkalmazások

Az elektrolízis során számos anyagot és kémiai vegyületet állítanak elő, például:

• alumínium és réz
• hidrogén és klór hengerben
• jelmez ékszerek (galvanizálás)
• kukta
• magnézium kerék (autós kerékagyak).

Az elektrolízis törvényei

Az elektrolízis törvényeit Michael de Faraday (1791-1867) angol fizikus és vegyész dolgozta ki. Mindkét törvény szabályozza az elektrolízis mennyiségi szempontjait.

A az elektrolízis első törvénye a következő állítással rendelkezik:

“Az elektrolízis során lerakódott elem tömege egyenesen arányos az elektrolitikus cellán áthaladó villamos energia mennyiségével”.

Q = i. t

Hol,

Q: elektromos töltés (C)
én: elektromos áram intenzitása (A)
t: az elektromos áram (ok) áthaladásának időintervalluma

A az elektrolízis második törvénye a következő állítással rendelkezik:

“A különböző elemek tömegei, ha az elektrolízis során ugyanolyan mennyiségű villamos energiával rakódnak le, közvetlenül arányosak kémiai ekvivalenseikkel”.

M = K. ÉS

Hol,

M: anyag tömege
K: arányossági állandó
ÉS: anyag grammegyenértéke

További információ a cikkben: Faraday állandója.

Osztályozás

Az elektrolízis folyamata megolvadással vagy oldással történhet:

Magmás elektrolízis

A magmás elektrolízis az, amelyet olvadt elektrolitból dolgozzanak fel, vagyis a Fúzió.

Példaként használjuk a NaCl-ot (nátrium-klorid). Amikor az anyagot 808 ° C-ra melegítjük, az összeolvad és a jelenlévő ionok (Na⁺ és Cl^-) nagyobb mozgásszabadsággal bírnak, folyékony állapotban.

amikor az elektromos áram átjut az elektrolitikus cellába, a Na-kationokba⁺ vonzza őket a negatív pólus, az úgynevezett katód. Már a Cl anionjai^-, vonzza a pozitív pólus vagy az anód.

Na esetében⁺ redukciós reakció következik be, míg a Cl^-, van egy reakció oxidáció.

Magmás NaCl elektrolízis sémája

Vizes elektrolízis

Vizes elektrolízis során ionizáló oldószerként vizet használunk. Vizes oldatban az elektrolízist fordított elektródákkal vagy aktív (vagy reaktív) elektródákkal hajthatjuk végre.

Inert elektródák: az oldatban lévő víz az alábbi egyenlet szerint ionizálódik:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

A... val elhatárolódás NaCl van:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Így a H kationok⁺ és tovább⁺ a negatív póluson ürülhet ki, míg OH anionjai^- és Cl^- a pozitív póluson üríthető.

NaCl vizes elektrolízisséma

A kationokban redukciós reakció következik be (katódos redukció), míg az anionokban oxidációs reakció (anódos oxidáció).

Tehát megvan az elektrolízis reakció:

2 NaCl + 2H₂O → 2 In⁺ + 2 OH^- + H₂ + Cl₂

Ebből arra következtethetünk, hogy a NaOH molekulák oldatban maradnak, míg a H₂ felszabadul a negatív póluson, és a Cl₂, a pozitív póluson.

Ez a folyamat egyenértékű egyenletet eredményez:

2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

Aktív elektródák: ebben az esetben az aktív elektródák részt vesznek az elektrolízisben, azonban korróziót szenvednek.

Példaként megemlítjük az elektrolízist réz-szulfát vizes oldatában (CuSO₄):
CUSO₄ → Cu₂ + OS ^2-₄
H₂O → H⁺ + OH^-

CuSO vizes elektrolízis séma₄

Ebben az esetben a réz anód korrodálódik:

Szamár⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

Az elektródok standard potenciálja szerint ugyanis az elektromos áramnak könnyebb az elektronok eltávolítása a Cu-ból⁰ mint az operációs rendszer ^2-₄ vagy oh-tól^-.

Ezért a negatív póluson a következő elektrolízis reakció lép fel:

2e^- + Cu²⁺ → Cu

A pozitív póluson elektrolízis reakciót hajtunk végre:

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

Végül, amikor összeadjuk a két elektrolízis egyenletet, ennek eredményeként nulla lesz.

Szeretne többet megtudni a témáról? Olvassa el a cikkeket:

• Ion, kation és anion
• Kémiai reakciók
• oxidációs-redukciós reakciók

Akkumulátor és elektrolízis

Az elektrolízis az akkumulátoréval ellentétes jelenségen alapszik. Az elektrolízis során a folyamat nem spontán, mivel az akkumulátorokban történik. Más szavakkal, az elektrolízis átalakítja az elektromos energiát kémiai energiává, míg a sejt elektromos energiát kémiai energiából állít elő.

többet tudni Elektrokémia.

Feladatok

1. (Ulbra-RS) A kálium-klorid magmás elektrolízisével fémes kálium állítható elő. Ebből az állításból jelölje be a megfelelő alternatívát.

a) Az elektrolízis olyan folyamat, amely oxidációs-redukciós és redukciós reakciókat tartalmaz, amelyeket elektromos áram motivál.
b) A kálium-klorid magmás elektrolízise szobahőmérsékleten megy végbe.
c) A kálium a természetben redukált formában található meg (K⁰).
d) Az elektrolízis reakció az ultraibolya sugárzás segítségével megy végbe.
e) A kálium-klorid elektrolízisének folyamata során a fém-kálium megszerzéséhez az elektronok káliumból klórba kerülnek.

Lásd: Válasz

A (z) alternatívája

2. (UFRGS-RS) Az elektrolízis cella katódjában mindig van:

a) Fém lerakódás.
b) Redukciós félreakció.
c) Elektromos áram előállítása.
d) Hidrogéngáz felszabadulása.
e) Kémiai korrózió.

Lásd: Válasz

Alternatíva b

3. (Unifor-CE) A következő javaslatok kapcsolódnak az elektrolízishez:

ÉN. Az elektrolízis reakciói villamos energia felhasználásával fordulnak elő.
II. A vizes glükózoldatokat nem lehet elektrolizálni, mert nem vezetnek elektromos áramot.
III. A fiziológiás sóoldatok elektrolízisénél a fémkationok oxidálódnak.

Csak ezt mondhatjuk:

a) igazam van.
b) a II.
c) a III.
d) Az I. és II.
e) a II. és a III.

Lásd: Válasz

Alternatív

4. (FEI-SP) Két kémiai hallgató végzett BaCl elektrolízist₂; az első vizes és a második tüzes. Az eredmény kapcsán elmondhatjuk, hogy mindkettő kapott:

a) H₂ ez a₂ az anódoknál.
b) H₂ és Ba az anódoknál.
c) Cl₂ és Ba az elektródákon.
d) H₂ a katódoknál.
e) Cl₂ az anódoknál.

Lásd: Válasz

Alternatív és

5. (Vunesp) "Medence kémia nélkül”Egy vízkezelést magában foglaló reklám. Ismert azonban, hogy a kezelés abból áll, hogy nátrium-kloridot adunk a vízhez és ezt átengedjük vizet tartalmazó réz- és platinaelektródákkal ellátott tartályon keresztül vizet kell engedni autó.

a) Ezen információk alapján beszélje meg, hogy a hirdetési üzenet helyes-e
b) Figyelembe véve a közömbös elektródákat, írja le az érintett válaszok egyenleteit, amelyek igazolják az előző választ.

Lásd: Válasz

a) A hirdetési üzenet nem megfelelő, mivel vegyi termékek képződnek.
b) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (klórt képző reakció, hasznos a medence vizének kezelésében)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (NaClO-t képező reakció, erős baktériumölő szer)