אלקטרוליזה מימית: מה זה, איך, תרגילים

ה אלקטרוליזה מימית הוא תגובת חיזור לא ספונטני שמתרחש עם המעבר של זרם חשמלי באמצעות פתרון של יונים מומס ב מים. כדי להבין זאת היטב, חשוב לדעת מהי אלקטרוליזה עצמה. מעקב!

ראה גם: מהי אלקטרוליזה דלקתית?

מהי אלקטרוליזה ולמה היא מיועדת?

הַפרָדָה חַשְׁמָלִית הוא השם שניתן לתגובת החמצון הכימית המתרחשת כתוצאה ממעבר זרם חשמלי. תגובה זו יכולה לקרות בשתי דרכים: א אלקטרוליזה דלקתית וה אלקטרוליזה בתמיסה יונית מימית. האחרון מעניין אותנו בטקסט זה.

בשני סוגי האלקטרוליזה יש יונים, ה הֶבדֵל הוא שבסוג הראשון התרכובת היונית היא ללהק ואין לו מים בתהליך, ובשנייה, כמו שהשם אומר, התרכובת היונית היא מומס במים.

אלקטרוליזה היא תהליך כימי המשמש השגת יסודות כימיים (כמו מתכות, מֵימָן, בריליום, כְּלוֹר, בין היתר), עבור תהליך גלוון, כגון ציפוי כרום וציפוי ניקל, וגם עבור טיהור מתכות אלקטרוליטי. אם אתה סקרן בנושא זה, קרא את הטקסט שלנו: מושג אלקטרוליזה.

תהליך גלוון של מבנים מתכתיים באמבט אבץ.

אלקטרוליזה מימית

באלקטרוליזה מימית יש לנו תרכובת יונית מומסת במים, וזו, על ידי דיסוציאציה או יינון, משחרר את היונים שלו לתמיסה, ומאפשר מעבר זרם חשמלי. בנוסף ליונים המשתחררים על ידי התרכובת היונית, עלינו לקחת בחשבון את היונים מה-

אוטומציה של מים:

ה₂O → H⁺ + אה^-

מכיוון שיש צורך בזרם חשמלי להתרחשות האלקטרוליזה, אנו אומרים אם כן שזה א תהליך לא ספונטני. מה שקורה בדיוק עם בניגוד לתהליך שנראה בערימה, אשר, בתורו, הופך את האנרגיה הכימית הנגזרת מתגובה, לייצור אנרגיה חשמלית.

כיצד מתרחשת אלקטרוליזה מימית

כפי שכבר נאמר, במהלך אלקטרוליזה מימית עלינו לקחת בחשבון את יונים שמקורם במים וה יונים שמקורם בתרכובת המומסת. ראה דוגמה לניתוק של נתרן כלורי:

NaCl_(פה) → ב⁺_(פה) + קל^-_(פה)

אז לפיתרון יש שני קטיונים (H⁺ והמשיך⁺) ושני אניונים (OH^- וקל^-). עם זאת, רק קטיון אחד ואניון אחד יעברו הפחתת חמצון על ידי פריקה חשמלית. כדי לזהות מי מהשניים יושפע, יש לנו תור עדיפות, המיוצג למטה, בסדר עולה:

- קטיונים: מתכות ממשפחת 1,2 ו -13 +

- אניונים: יוני חמצן ו- F^- -

אז, למשל אלקטרוליזה בתמיסה מימית של נתרן כלורי, יש לנו את היונים H⁺ וקל^- יסבלו מפריקה חשמלית. עכשיו, אנחנו נעשה את לְנַתֵחַ ממה שקורה בכל אחד מהקטבים:

• קָטוֹדָה ואנודה

ב קָטוֹדָה, הקוטב השלילי של התא האלקטרוליטי, ה- אלקטרונים מגיעים לאלקטרודה וכאן נודדים הקטיונים המצויים בפתרון. לכן, כאן מתרחשת פריקה של קטיון H.⁺ והפחתתו, על פי המשוואה הבאה:

2 שעות⁺ + 2e → H_{2 (גרם)}

באנודה, הקוטב החיובי של התא האלקטרוליטי, הקטיונים הנמצאים בתמיסה לפרוק ולאבד את האלקטרונים שלהם. מכיוון שיש לו עדיפות להורדה על פני ה- OH^-, Cl^- נודד לאנודה, שם הוא עובר חמצון על פי המשוואה הבאה:

2Cl^-_(פה) → 2e + Cl_{2 (גרם)}

אנו יכולים לכתוב את המשוואה הכללית של תהליך האלקטרוליזה הוספת התגובות של כל שלב של התהליך: דיסוציאציה; יינון עצמי של מים; הפחתת קטיון; וחמצון האניון.

NaCl_(פה) → ב⁺_(פה) + קל^-_(פה)

ה₂O → H⁺ + אה^-

2 שעות⁺ + 2e → H_{2 (גרם)}

2Cl^-_(פה) → 2e + Cl_{2 (גרם)}

באיזון המשוואות וביטול הפריטים החוזרים על עצמם בתגובות ובמוצרים, יש לנו:

2NaCl_(פה) + 2H₂או_(נוזל.) → 2Na⁺_(פה) + 2OH^-_(פה) + H_{2 (גרם)} + קל_{2 (גרם)}

בניתוח המשוואה הגלובלית, עדיין יש לנו יונים Na בתמיסה.⁺_(פה) ואה^-_(פה), יוצרים סודה קאוסטית (NaOH), אחד מתוצרי התגובה, בנוסף ל- גז מימן, נוצר בקתודה, וה- גַז כְּלוֹר, נוצר באנודה.

ראה גם:היבטים כמותיים של אלקטרוליזה

תרגילים נפתרו

שאלה 01 (UEG) גלוון הוא תהליך המאפשר מתן ציפוי מתכתי לחתיכה מסוימת. להלן מנגנון ניסיוני, שהוקם כדי לאפשר ציפוי ניקל של מפתח.

בתהליך ציפוי המפתח בניקל, תתרחש תגובת X המיוצגת על ידי חצי תגובה של Y. במקרה זה, את הצמד XY ניתן לייצג על ידי:

א) צמצום, ני⁺ + 1e^– → Ni (s)

ב) צמצום, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

ג) חמצון, ני²⁺ + 2e^– → Ni (s)

ד) חמצון, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

ה) צמצום, ני²⁺ + 2e^– → Ni (s)

פתרון הבעיה: אות ה ". היונים הקיימים בתמיסה הם: קטיונים: Ni²⁺ ו- H⁺; אניונים: SO₄^2- ואה^-. עבור קטיונים, ני²⁺ יש לה עדיפות בפריקה, ולכן היא תסבול מהפחתה בקתודה, על פי המשוואה: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

שאלה 02 (FMABC-SP) שקול את המערכת הבאה המשמשת לטיהור נחושת מתכתית:

בתהליך זה:

א) II מייצג את הקתודה בה מתרחשת חמצון.

ב) II מייצג את האנודה בה מתרחשת ההפחתה.

ג) אני מייצג את הקתודה בה מתרחשת חמצון.

ד) אני מייצג את הקתודה בה מתרחשת הפחתה.

ה) אני מייצג את האנודה בה מתרחשת חמצון.

פתרון הבעיה: אות ה ". באלקטרוליזה האלקטרודה המחוברת לקוטב החיובי של הגנרטור נקראת אנודה, ובה האונים מאבדים אלקטרונים ועוברים חמצון, על פי המשוואה: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

שאלה 03 (Fatec-SP) כדי לכרום טבעת פלדה, התלמיד הרכיב את המעגל האלקטרוליטי, המוצג באיור הבא, באמצעות מקור זרם ישר.

במהלך פעולת המעגל נכון לציין שהוא מתרחש

א) שחרור של גז כלור באנודה ובפיקדום כרום מתכתי בקתודה.

ב) שחרור גז כלור בקתודה והפקדה של כרום מתכתי על האנודה.

ג) שחרור גז חמצן באנודה והפקדה של פלטינה מתכתית על הקתודה.

ד) שחרור גז מימן באנודה וקורוזיה של הפלטינה המתכתית בקתודה.

ה) שחרור גז מימן בקתודה וקורוזיה של פלדה מתכתית באנודה.

פתרון הבעיה: מכתב". היונים הקיימים בתמיסה הם: קטיונים: Cr³⁺ ו- H⁺; אניונים: קל^- ואה^-. עבור קטיונים, Cr³⁺ יש לו עדיפות בפריקה, ולכן הוא יסבול מהפחתה בקתודה, על פי המשוואה: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (ים).

עבור אניונים, ל- Cl- יש עדיפות בפריקה ולכן יעבור חמצון באנודה, על פי המשוואה: 2Cl^-_(פה) → 2e + Cl_{2 (ז).}

כלומר, באנודה (חלק הפלטינה) נקבל שחרור של גז כלור Cl_2, ובקתודה (טבעת פלדה), התצהיר של כרום מתכתי.

מאת ויקטור פריירה
מורה לכימיה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm