Konsep elektrolisis, jenis dan latihan yang diselesaikan

Elektrolisa itu adalah proses yang tidak spontan, yaitu, yang tidak terjadi secara alami, di mana zat dibentuk melalui pelepasan listrik dalam senyawa yang dilebur atau dilarutkan dalam air. Dalam proses ini, arus listrik mencapai wadah kaca (tangki elektrolitik) yang memiliki dua elektroda inert (yang tidak mengalami atau oksidasi maupun pengurangan) dibentuk oleh grafit atau platina. Elektroda ini dihubungkan ke sumber listrik (biasanya drum) dan dicelupkan ke dalam garam atau basa cair atau dilarutkan dalam air. Sama seperti baterai, elektrolisis memiliki katoda (di mana reduksi terjadi) dan anoda (di mana oksidasi terjadi).

Ringkasan

• Elektrolisis adalah proses yang tidak spontan;

• Zat sederhana atau komposit dapat dibentuk;

• Ini dapat terjadi dengan zat terlarut cair (elektrolisis beku);

• Ini dapat terjadi dengan zat terlarut yang dilarutkan dalam air (elektrolisis berair);

• Sebuah kation selalu mengalami reduksi di katoda;

• Anion selalu mengalami oksidasi di anoda.

Lihat juga:Mendapatkan aluminium dari elektrolisis

Representasi komponen tong elektrolit

Jenis elektrolisis

Ini adalah elektrolisis yang terjadi ketika pelepasan listrik dilakukan pada senyawa ionik cair. Senyawa ionik adalah senyawa yang dibentuk oleh ikatan ionik, seperti a garam atau mendasarkan anorganik. Ketika kita berbicara tentang senyawa cair, pada gilirannya, kita mengacu pada senyawa yang berubah dari padat menjadi cair.

- Contoh elektrolisis batuan beku

Ketika kita melakukan peleburan kalium klorida (KCl), garam ini mengalami proses disosiasi, melepaskan kation kalium (K⁺) dan anion iodida (l^-).

Persamaan disosiasi untuk kalium klorida

Ketika arus listrik tiba di sel elektrolitik dengan ion-ion ini, kation kalium mengalami reduksi, membentuk logam kalium (K), dan anion iodida mengalami oksidasi, membentuk yodium padat (I₂).

Persamaan pembentukan kalium padat

Persamaan pembentukan yodium padat

Ini adalah elektrolisis yang terjadi ketika pelepasan listrik dilakukan pada larutan berair (memiliki air) yang dibentuk oleh garam atau basa anorganik.

- Contoh elektrolisis air

Ketika kita melarutkan natrium klorida dalam air, ia berdisosiasi, dan air mengalami ionisasi:

Persamaan Ionisasi Air dan Disosiasi Natrium Klorida

Sebagai kation natrium (Na⁺) milik keluarga IA, kation hidronium (H⁺) melewati pelepasan dan mengalami reduksi, membentuk gas hidrogen (H₂).

Persamaan pembentukan gas hidrogen

Sebagai klorida (Cl^-) tidak teroksigenasi (tidak memiliki oksigen) dan tidak berfluoride (F^-), dibuang, mengoksidasi dan membentuk gas klorin (Cl₂).

Persamaan pembentukan gas klorin

Debit ion selektif

Selama proses elektrolisis dalam media berair (larutan yang dibentuk oleh air dan zat terlarut), kita akan selalu memiliki dua kation: hidronium, yang berasal dari air, dan lainnya, yang berasal dari disosiasi garam (contoh zat terlarut). Kami juga akan memiliki dua anion: hidroksil, yang berasal dari air, dan satu lagi, yang berasal dari garam.

Ion dari ionisasi air dan disosiasi garam

- Debit selektif untuk kation dan anion

• Jika kation dari zat terlarut termasuk dalam keluarga IA, IIA atau IIIA, hidronium (H⁺) akan berkurang;

• Jika kation yang berasal dari zat terlarut tidak termasuk dalam famili-famili tersebut di atas, maka akan mengalami reduksi.

• Jika anion dari zat terlarut memiliki komposisi oksigen atau fluorida (F^-), hidroksida (OH^-) akan mengalami oksidasi;

• Jika anion dari zat terlarut tidak memiliki karakteristik di atas, ia akan mengalami oksidasi.

Diketahui bahwa air memiliki kemampuan untuk mengion sendiri, menghasilkan ion hidronium (H⁺) dan hidroksida (OH^-), tetapi ionisasi ini sangat terbatas. Fakta ini dibuktikan dengan tidak efisiennya air murni dalam menghantarkan arus listrik.

Seperti elektrolisa melibatkan pelepasan listrik, untuk melakukan elektrolisis air, perlu untuk melarutkan zat terlarut, yaitu yang mendukung pelepasan hidronium dan hidroksida selektif (seperti yang terlihat dalam topik tentang pelepasan selektif).

Jika kita menambahkan natrium sulfat (Na₂HANYA₄), misalnya, kita akan memiliki kation natrium di tengah (Na⁺) dan hidronium (H⁺), serta anion hidroksida (OH^-) dan sulfat (SO₄^-2). Jadi, ketika arus listrik tiba di tangki elektrolit:

• hidronium akan dibuang, berkurang, karena natrium milik keluarga IA;

Persamaan pembentukan gas hidrogen

• hidroksida akan mengalami pelepasan, teroksidasi, karena sulfat memiliki oksigen dalam komposisinya.

Persamaan pembentukan gas oksigen

Karena dua ion (kation dan anion) yang berasal dari air dilepaskan, kita katakan bahwa elektrolisis air terjadi.

Lihat juga: Aspek kuantitatif elektrolisis

• Produksi zat sederhana seperti gas hidrogen (H₂), gas oksigen (O₂) dll .;

• Produksi zat komposit seperti natrium hidroksida (NaOH), asam sulfat (H₂HANYA₄) dll;

• Melapisi suatu bagian dengan logam tertentu, seperti tembaga (tembaga) dan emas (gold plating);

• Gunakan untuk menghilangkan logam tertentu dari bijih Anda.

Latihan Soal Elektrolisis

Contoh 1 - (Vunesp) Larutan CuCℓ dalam air₂ dielektrolisis menggunakan elektroda platina. Pernyataan yang benar adalah:

a) Reduksi ion Cu terjadi di katoda²⁺.

b) Oksidasi ion Cu terjadi di anoda²⁺.

c) Gas klorin terbentuk di katoda.

d) Bagian dari anoda platinum larut, membentuk Pt²⁺.

e) Produk elektrolisis ini akan berbeda jika elektrolisis CuCl₂ berapi-api (fusi).

a) Benar. Ketika CuCl₂ dilarutkan dalam air, kita memiliki kation hidronium (H⁺) dan tembaga II (Cu⁺²). Karena kation tembaga II tidak termasuk dalam famili IA, IIA dan IIIA, kation tersebut tereduksi.

b) Salah, karena anion klorida (Cl) dioksidasi di anoda^-), yang tidak memiliki oksigen dalam komposisinya dan bukan fluoride (F^-).

c) Salah, karena reduksi kation tembaga II terjadi di katoda, maka terjadi pembentukan logam tembaga.

d) Salah, karena elektroda platinum atau grafit dalam elektrolisis hanya menghantarkan listrik, mereka tidak berpartisipasi dalam proses.

e) Salah, karena elektrolisis beku tembaga II klorida (CuCl₂) akan menghasilkan produk yang persis sama dengan produk berair, karena ion yang ada adalah tembaga II (Cu⁺²) dan klorida (Cl^-1).

Contoh 2- (UFRN) Pertimbangkan sistem berikut:

SAYA. Natrium klorida cair;

II. larutan natrium klorida berair;

AKU AKU AKU. Natrium hidroksida yang menyatu;

IV. Larutan natrium hidroksida dalam air.

Mereka yang dapat memberikan natrium, ketika mengalami elektrolisis, adalah:

a) hanya I dan II.

b) hanya I dan III.

c) hanya II dan IV.

d) hanya III dan IV.

e) I, II, III dan IV.

Sistem yang memasok natrium logam sebagai produk di katoda adalah I dan III.

I- Satu-satunya kation yang ada dalam medium adalah kation natrium, oleh karena itu, hanya ia yang dapat mereduksi, membentuk natrium logam.

II- Sistem ini tidak tersedia logam natrium karena natrium klorida dilarutkan dalam air, oleh karena itu, di tengah kita memiliki keberadaan kation natrium (Na⁺) dan hidronium (H⁺) - ini adalah orang yang menderita pengurangan, karena natrium milik keluarga IA.

III- Satu-satunya kation yang ada dalam medium adalah kation natrium (karena bahan telah mengalami fusi), oleh karena itu, hanya ia yang mengalami reduksi, membentuk natrium logam;

IV- Sistem ini tidak menyediakan logam natrium karena natrium hidroksida dilarutkan dalam air, jadi di tengah kita memiliki keberadaan kation natrium (Na⁺) dan hidronium (H⁺) - ini adalah orang yang menderita pengurangan, karena natrium milik keluarga IA.

Oleh Saya Diogo Lopes Dias