რა არის ელექტროლიზი?

ელექტროლიზი არის ფიზიკურ-ქიმიური პროცესი, რომელიც იყენებს ელექტროენერგიას ნებისმიერი წყაროდან (მაგალითად, აკუმულატორი ან აკუმულატორი) ქიმიური რეაქციის წარმოქმნის მიზნით, მარტივი ან კომპოზიტური ნივთიერებების წარმოქმნა, რომლებიც ბუნებაში არ გვხვდება ან რომლებიც დიდი რაოდენობით არ არის ნაპოვნი.

ნებისმიერი ელექტროლიზის სისტემის ასამბლეის წარმომადგენლობა

ელექტროლიზის დროს, კათიონი განიცდის კათოდს, ხოლო ანიონი იჟანგება ანოდში. ეს ხდება გარე წყაროს მიერ მოწოდებული ელექტრული განმუხტვის საშუალებით. ამრიგად, ელექტროლიზის დროს, ჩვენ გვაქვს არა სპონტანური დაჟანგვის და შემცირების რეაქცია.

ახლა გაიგეთ ელექტროლიზის ორი გზა:

ამ ტიპის ელექტროლიზის დროს ჩვენ ვიყენებთ ა იონური ნივთიერება თხევად მდგომარეობაში ელექტროლიტურ ვასკში. როდესაც იონური ნივთიერება (XY) გადის შერწყმას, ის გადის პროცესს დისოციაციაროგორც წარმოდგენილია ქვემოთ:

შემდეგ, როდესაც ენერგიის წყარო ჩართულია, კათიონი (X⁺) მოძრაობს კათოდისაკენ და ანიონები (Y^-) ანოდისკენ გადაადგილება. ამით:

კათოდზე: კატიონები იღებენ ელექტრონებს (ისინი განიცდიან შემცირებას) და გარდაიქმნებიან სტაბილურ ნივთიერებად (X), პროცესი წარმოდგენილია შემდეგი განტოლებით:

ანოდში: ანიონები კარგავენ ელექტრონებს (განიცდიან დაჟანგვას) და იქცევიან სტაბილურ ნივთიერებად (X), ეს პროცესი წარმოდგენილია შემდეგი განტოლებით:

ა) ცეცხლოვანი ელექტროლიზის მაგალითი

მაგალითისთვის, ახლა მიჰყევით მაგარი ელექტროლიზს ნატრიუმის ქლორიდი (NaCl). როდესაც ნატრიუმის ქლორიდი (NaCl) გადის შერწყმას, იგი გადის დისოცირების პროცესს, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ:

შემდეგ, როდესაც ენერგიის წყარო ჩართულია, კათიონი (Na⁺) მოძრაობს კათოდისაკენ და ანიონები (Cl^-) ანოდისკენ გადაადგილება. ამით:

კათოდზე: კატიონები⁺ ისინი იღებენ ელექტრონებს (განიცდიან შემცირებას) და იქცევიან სტაბილურ ნივთიერებად (Na, რომელიც მყარი მეტალია), ეს პროცესი წარმოდგენილია ქვემოთ მოცემული განტოლებით:

ანოდში: Cl ანიონები^- ისინი კარგავენ ელექტრონებს (განიცდიან დაჟანგვას) და იქცევიან სტაბილურ ნივთიერებად (Cl₂, რომელიც აირეულია), პროცესი წარმოდგენილია ქვემოთ მოცემული განტოლებით:

სქემა, რომელიც აჩვენებს NaCl- ის ანთებით ელექტროლიზს

ამრიგად, ნატრიუმის ქლორიდის ცეცხლოვანი ელექტროლიზის დროს წარმოიქმნება მეტალის ნატრიუმის (Na) და ქლორის გაზის (Cl₂).

ამ ტიპის ელექტროლიზის დროს ჩვენ ვიყენებთ წყალში გახსნილ იონურ ნივთიერებას, ელექტროლიტური ავზის შიგნით. ასე რომ, ელექტროლიზის ჩატარებამდე, ჩვენ პირველად ავურიოთ ნივთიერება (ჩვეულებრივ მარილი) არაორგანული) წყალში, რათა გამოიწვიოს მისი დისოციაცია (კატიონისა და ანიონის გამოყოფა), როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ:

ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)

განსხვავება ცეცხლოვან ელექტროლიზთან მიმართებაში იმაში მდგომარეობს, რომ დისოცირების შედეგად მიღებული იონების გარდა, ჩვენ გვაქვს წყლის თვით-იონიზაციისგანაც. თავის თვითიონიზაციაში წყალი წარმოქმნის ჰიდრონიუმის კატიონს (H⁺) და ჰიდროქსიდის ანიონი (OH)^-), როგორც ქვემოთ მოცემულ განტოლებაში:

ამრიგად, ელექტროლიტური ჭურჭლის შიგნით გვაქვს ორი კატიონის არსებობა (ერთი ნივთიერებისგან იონური და ერთი წყლისგან) და ორი ანიონი (ერთი იონური ნივთიერებისაგან და მეორე - დან წყალი).

იმის ცოდნა, თუ რომელი კათიონი გადავა კათოდში და რომელი ანიონი გადავა ანოდში, საჭიროა იცოდეთ კათიონებისა და ანიონების გამოყოფის რიგი.

• კათიონებისთვის:

Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> ჰიდრონიუმი> IIIA ოჯახი> IIA ოჯახი> IA ოჯახი

• ანიონებისთვის

არაჟანგბადოვანი ანიონები და HSO₄ > ჰიდროქსიდი> ჟანგბადის მქონე ანიონები და F

შემდეგ, როდესაც ენერგიის წყარო ჩართულია, კათიონი (X⁺) მოძრაობს კათოდისაკენ და ერთ-ერთი ანიონი (Y^-) მოძრაობს ანოდისკენ.

კათოდზე: კატიონები იღებენ ელექტრონებს (ისინი განიცდიან შემცირებას) და გარდაიქმნებიან სტაბილურ ნივთიერებად (X), პროცესი წარმოდგენილია ქვემოთ მოცემული განტოლებით:

ანოდში: ანიონები კარგავენ ელექტრონებს (განიცდიან დაჟანგვას) და იქცევიან სტაბილურ ნივთიერებაში (Y), ეს პროცესი წარმოდგენილია ქვემოთ მოცემული განტოლებით:

ა) წყლის ელექტროლიზის მაგალითი

მაგალითისთვის გამოვიყენებთ ნატრიუმის ქლორიდის წყალხსნარს (NaCl). როდესაც ნატრიუმის ქლორიდი (NaCl) იხსნება წყალში, იგი გადის დისოცირების პროცესს, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ:

NaCl- ის დისოცირების გარდა, ჩვენ გვაქვს წყლის თვითიონიზაცია:

ასე რომ, ჩვენ გვაქვს H კათიონები⁺ და შემდეგ⁺ და OH ანიონები^- და Cl^-. შემდეგ, როდესაც ენერგიის წყარო ჩართულია, ჩვენ გვაქვს შემდეგი:

კათოდზე: H კატიონები⁺ მიიღონ ელექტრონები (შემცირებული) და გახდებიან სტაბილური ნივთიერება (H₂, რომელიც არის გაზი). ეს იმიტომ ხდება, რომ ჰიდრონიუმს აქვს გამონადენის უპირატესობა IA ოჯახის ელემენტებზე (ამ შემთხვევაში Na). პროცესი წარმოდგენილია ქვემოთ მოცემული განტოლებით:

ანოდში: Cl ანიონები^- ისინი კარგავენ ელექტრონებს (განიცდიან დაჟანგვას) და იქცევიან სტაბილურ ნივთიერებად (Cl₂, რომელიც აირისებრია). ეს იმიტომ ხდება, რომ Cl^- ეს არის არაჟანგბადოვანი ანიონი და აქვს გამონადენი პრიორიტეტი ჰიდროქსიდთან შედარებით, ეს პროცესი წარმოდგენილია ქვემოთ მოცემული განტოლებით:

სქემა, რომელიც აჩვენებს NaCl- ის წყალხსნარს

ამრიგად, ნატრიუმის ქლორიდის წყალხსნარში გვაქვს წყალბადის გაზის წარმოქმნა (H₂) და ქლორის გაზი (Cl₂).

ჩემ მიერ. დიოგო ლოპეს დიასი