הַפרָדָה חַשְׁמָלִית זהו תהליך שאינו ספונטני, כלומר תהליך שאינו מתרחש באופן טבעי, בו נוצרים חומרים באמצעות פריקה חשמלית בתרכובות המומסות או מומסות במים. בתהליך זה, זרם חשמלי מגיע למיכל זכוכית (מיכל אלקטרוליטי) שיש בו שתי אלקטרודות אינרטיות (שאינן סובלות או חִמצוּן ולא צִמצוּם) נוצר על ידי גרפיט או פלטינה. אלקטרודות אלה מחוברות למקור חשמלי (בדרך כלל א תופים) וטבול במלח או בסיס מותך או מומס במים. בדיוק כמו ה- סוֹלְלָה, באלקטרוליזה יש קתודה (שם מתרחשת הפחתה) ואנודה (שם מתרחשת חמצון).
סיכום
אלקטרוליזה היא תהליך לא ספונטני;
ניתן ליצור חומרים פשוטים או מרוכבים;
זה יכול להתרחש עם מומס מותך (אלקטרוליזה דלקתית);
זה יכול להתרחש עם מומס מומס במים (אלקטרוליזה מימית);
קטיון תמיד עובר צמצום בקטודה;
אניון עובר תמיד חמצון באנודה.
ראה גם:השגת אלומיניום מאלקטרוליזה
סוגי אלקטרוליזה
מדובר באלקטרוליזה המתרחשת כאשר מתבצעת פריקה חשמלית על תרכובת יונית מותכת. התרכובת היונית היא אחת הנוצרת על ידי קשר יוני, כגון a מלח או א בסיס דוֹמֵם. כאשר אנו מדברים על תרכובת מותכת, בתורנו, אנו מתייחסים לתרכובת העוברת ממוצק למצב נוזלי.
- דוגמה לאלקטרוליזה דלקתית
כאשר אנו מבצעים מיזוג של אשלגן כלורי (KCl), המלח הזה עובר את תהליך הניתוק, ומשחרר את קטיון האשלגן (K+) ואניון היודיד (l-).
משוואת דיסוציאציה לאשלגן כלורי
כאשר הזרם החשמלי מגיע לתאים האלקטרוליטים עם יונים אלה, קטיון האשלגן מצטמצם ויוצר אשלגן מתכתי (K), והאיון היודידי מחומצן ויוצר יוד מוצק (I2).
משוואה ליצירת אשלגן מוצק
משוואה ליצירת יוד מוצק
מדובר באלקטרוליזה המתרחשת כאשר הפריקה החשמלית מתבצעת על תמיסה מימית (יש בה מים) שנוצרת על ידי מלח או בסיס אורגני.
- דוגמה לאלקטרוליזה מימית
כאשר אנו ממיסים נתרן כלורי במים, הוא מתנתק והמים עוברים יינון:
יינון מים ומשוואות דיסוציאציה של נתרן כלוריד
כקטיון נתרן (Na+) שייך למשפחת ה- IA, קטיון ההידרוניום (H+) עובר דרך הפריקה ועובר הפחתה ויוצר גז מימן (H2).
משוואת היווצרות גז מימן
כמו כלוריד (Cl-) אינו מחומצן (אין חמצן) ואינו פלואוריד (F-), הוא משוחרר, מחמצן ויוצר גז כלור (Cl2).
משוואת יצירת גז כלור
פריקה יונית סלקטיבית
במהלך תהליך אלקטרוליזה במדיום מימי (תמיסה שנוצרת על ידי מים ומומס), תמיד יהיו לנו שני קטיונים: הידרוניום, ממים וכל אחר, מה ניתוק מלח (דוגמה למומס). יהיו לנו גם שני אניונים: ההידרוקסיל שמקורו במים ואחד נוסף שמקורו במלח.
יונים ממינון מים וניתוק מלח
- פריקה סלקטיבית לקטיונים ולאניונים
אם הקטיון מהמומס שייך למשפחת IA, IIA או IIIA, ההידרוניום (H+) יופחת;
אם הקטיון שמקורו במומס לא שייך למשפחות שהוזכרו לעיל, הוא יפגע בהפחתה.
אם האניון מן המומס מכיל חמצן או שהוא פלואוריד (F-), ההידרוקסיד (OH-) יעבור חמצון;
-
אם לאניון מהמומס אין את המאפיינים שלעיל, הוא יעבור חמצון.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
זה ידוע שלמים יש יכולת ליינון עצמי, לייצר יוני הידרוניום (H+) והידרוקסיד (OH-), אך יינון זה מוגבל למדי. עובדה זו מוכחת על ידי חוסר היעילות של מים טהורים בהובלת זרם חשמלי.
כמו הַפרָדָה חַשְׁמָלִית כולל פריקה חשמלית, כדי לבצע אלקטרוליזה של מים, יש צורך להמיס מומס, המעדיף פריקה סלקטיבית של הידרוניום והידרוקסיד (כפי שנראה בנושא הפרשות סֶלֶקטִיבִי).
אם נוסיף נתרן סולפט (Na2רק4), למשל, יהיו לנו קטיוני הנתרן באמצע (Na+) והידרוניום (H+), כמו גם אניונים של הידרוקסיד (OH-) וסולפט (SO4-2). לפיכך, כאשר הזרם החשמלי מגיע למיכל האלקטרוליטי:
ההידרוניום ישוחרר, ויצטמצם מכיוון שהנתרן שייך למשפחת ה- IA;
משוואת היווצרות גז מימן
ההידרוקסיד יעבור פריקה, ויתחמצן מכיוון שלסולפט יש חמצן בהרכבו.
משוואת היווצרות גז חמצן
כאשר שני היונים (קטיון ואניון) המגיעים מהמים הוזרמו, אנו אומרים כי האלקטרוליזה של המים התרחשה.
ראה גם: היבטים כמותיים של אלקטרוליזה
ייצור של חומרים פשוטים כגון גז מימן (H2), גז חמצן (O2) וכו.;
ייצור חומרים מרוכבים כגון נתרן הידרוקסיד (NaOH), חומצה גופרתית (H2רק4) וכו;
ציפוי חלק במתכת מסוימת, כגון נחושת (נחושת) וזהב (ציפוי זהב);
השתמש בכדי להסיר מתכת מסוימת מהעפרות.
תרגילים נפתרים באלקטרוליזה
דוגמה 1 - (Vunesp) תמיסה מימית של CuCℓ2 עוברת אלקטרוליזה, באמצעות אלקטרודות פלטינה. ההצהרה הנכונה היא:
א) הפחתת יון Cu מתרחשת בקתודה2+.
ב) חמצון קו יון מתרחש באנודה2+.
ג) גז כלור נוצר בקתודה.
ד) חלק מאנודת הפלטינה מתמוסס ויוצר Pt2+.
ה) המוצרים של אלקטרוליזה זו יהיו שונים אם אלקטרוליזה של CuCl2 היה לוהט (היתוך).
א) נכון. כאשר CuCl2 מומס במים, יש לנו קטיונים הידרוניום (H+) ונחושת II (Cu+2). מכיוון שקטיון הנחושת II אינו שייך למשפחות IA, IIA ו- IIIA, הוא מצטמצם.
ב) שקר, שכן האניון הכלורי (Cl) מתחמצן באנודה-), שאין בו חמצן בהרכב ואינו פלואוריד (F-).
ג) שקר, מכיוון שההפחתה של קטיון הנחושת II מתרחשת בקתודה, לכן יש היווצרות מתכת הנחושת.
ד) שקרי, מכיוון שאלקטרודות פלטינה או גרפיט באלקטרוליזה מוליכות חשמל בלבד, אינן משתתפות בתהליך.
ה) שקר, כמו אלקטרוליזה דלקתית של כלוריד נחושת II (CuCl2) יציג בדיוק את אותם מוצרים כמו המימיים, שכן היונים הנוכחים יהיו נחושת II (Cu+2) והכלוריד (Cl-1).
דוגמה 2- (UFRN) שקול את המערכות הבאות:
אני. נתרן כלורי מותך;
II. תמיסה מימית של נתרן כלורי;
III. נתרן הידרוקסיד התמזג;
IV. תמיסה מימית של נתרן הידרוקסיד.
אלה שיכולים לספק נתרן, כאשר הם נתונים לאלקטרוליזה, הם:
א) רק אני ו- II.
ב) רק אני ו- III.
ג) רק II ו- IV.
ד) רק III ו- IV.
ה) I, II, III ו- IV.
המערכות המספקות נתרן מתכתי כמוצר בקתודה הן I ו- III.
I- הקטיון היחיד הקיים במדיום הוא קטיון הנתרן, ולכן רק הוא יכול להפחית וליצור נתרן מתכתי.
II- מערכת זו לא מספק נתרן מתכתי מכיוון שהנתרן כלורי הומס במים, ולכן באמצע יש לנו נוכחות של קטיוני נתרן (Na+) והידרוניום (H+) - זה הסובל מההפחתה, שכן נתרן שייך למשפחת ה- IA.
III - הקטיון היחיד הקיים במדיום הוא קטיון הנתרן (מכיוון שהחומר עבר איחוי), ולכן רק הוא עובר צמצום ויוצר נתרן מתכתי;
IV- מערכת זו אינה מספקת נתרן מתכתי מכיוון שהנתרן הידרוקסיד מומס במים, כך שבאמצע יש לנו נוכחות של קטיוני נתרן (Na+) והידרוניום (H+) - זה הסובל מההפחתה, שכן נתרן שייך למשפחת ה- IA.
על ידי. דיוגו לופס דיאס
