წყლის ელექტროლიზი: რა არის, როგორ, სავარჯიშოები

წყლის ელექტროლიზი არის რედოქს რეაქცია არ არის სპონტანური რომელიც ხდება გადასვლისას ელექტრო მიმდინარე ხსნარის საშუალებით იონები დაიშალა წყალი. კარგად რომ გავიგოთ, მნიშვნელოვანია იცოდეთ რა არის თვით ელექტროლიზი. Გაყოლა!

იხილეთ აგრეთვე: რა არის ცეცხლოვანი ელექტროლიზი?

რა არის ელექტროლიზი და რისთვის არის ის გამოყენებული?

ელექტროლიზი არის სახელი, რომელიც ენიჭება ქიმიური რედოქს რეაქციას, რომელიც ხდება გამოწვეული ელექტრული დენის გავლით. ეს რეაქცია შეიძლება მოხდეს ორი გზით: ა ცეცხლოვანი ელექტროლიზი და ელექტროლიზი წყალხსნარში. ეს უკანასკნელი ჩვენთვის საინტერესოა ამ ტექსტში.

ორივე ტიპის ელექტროლიზში არსებობს იონები, განსხვავება არის ის, რომ პირველ ტიპში იონური ნაერთია მსახიობი პროცესში წყალი არ აქვს, ხოლო მეორეში, როგორც სახელი ამბობს, იონური ნაერთია დაიშალა წყალში.

ელექტროლიზი არის ქიმიური პროცესი, რომლისთვისაც გამოიყენება მოპოვება ქიმიური ელემენტები (მოსწონს ლითონები, წყალბადის, ბერილიუმი, ქლორისხვათა შორის) გალვანიზაციის პროცესი, როგორიცაა ქრომირებული და ნიკელის მოოქროვილი და ასევე ელექტროლიტური ლითონის გამწმენდი. თუ გაინტერესებთ ამ თემაზე, წაიკითხეთ ჩვენი ტექსტი: ელექტროლიზის კონცეფცია.

თუთიის აბაზანაში მეტალის სტრუქტურების გალვანირების პროცესი.

წყლის ელექტროლიზი

წყლის ელექტროლიზის დროს, ჩვენ გვაქვს იონური ნაერთი წყალში გახსნილი და ეს ერთი დისოციაცია ან იონიზაცია, გამოყოფს მის იონებს ხსნარში, რაც იძლევა ელექტროენერგიის გადინებას. იონური ნაერთის მიერ გამოყოფილი იონების გარდა, უნდა გავითვალისწინოთ იონებიც წყლის აუტიონიზაცია:

ჰ₂O → H⁺ + ოჰ^-

იმის გამო, რომ საჭიროა ელექტროენერგია ელექტროლიზის წარმოსაქმნელად, ჩვენ ვამბობთ, რომ ეს არის ა არა სპონტანური პროცესი. რაც ზუსტად ხდება ეწინააღმდეგება დასტის პროცესს, რაც, თავის მხრივ, გარდაქმნის ქიმიურ ენერგიას, რომელიც მიიღება რეაქციიდან, ელექტრული ენერგიის წარმოებაში.

როგორ ხდება წყლის ელექტროლიზი

როგორც უკვე ითქვა, წყლის ელექტროლიზის დროს უნდა გავითვალისწინოთ წყლისგან მიღებული იონები და გახსნილი ნაერთიდან მიღებული იონები. იხილეთ ნატრიუმის ქლორიდის დისოციაციის მაგალითი:

NaCl_(აქ) → შიგნით⁺_(აქ) + კლ^-_(აქ)

ხსნარს აქვს ორი კატიონი (H⁺ და შემდეგ⁺) და ორი ანიონი (OH)^- და Cl^-). ამასთან, მხოლოდ ერთი კატიონი და ერთი ანიონი დაექვემდებარება დაჟანგვა-შემცირებას ელექტრული განმუხტვით. იმის დასადგენად, თუ რომელზე იმოქმედებს, ჩვენ გვაქვს პრიორიტეტული რიგიქვემოთ წარმოდგენილია ზრდადობით:

- კატიონები: 1,2 და 13 ოჯახის მეტალები +

- ანიონები: ჟანგბადის და F ანიონები^- -

ასე რომ, მაგალითად ელექტროლიზი წყალხსნარში ნატრიუმის ქლორიდი, ჩვენ გვაქვს რომ H იონები⁺ და Cl^- განიცდიან ელექტრულ განმუხტვას. ახლა ჩვენ გავაკეთებთ გააანალიზოს თუ რა ხდება თითოეულ პოლუსზე:

• კათოდური და ანოდი

საათზე კათოდი, ელექტროლიტური უჯრედის უარყოფითი პოლუსი, ელექტრონები ელექტროდს აღწევენ და სწორედ აქ მიგრირებენ ხსნარში არსებული კატიონები. ამიტომ, აქ ხდება H კათიონის გამონადენი.⁺ და მისი შემცირება შემდეგი განტოლების შესაბამისად:

2 სთ⁺ + 2 ე → თ_{2 (გ)}

ანოდაში, ელექტროლიტური უჯრედის პოზიტიური პოლუსი, ხსნარში არსებული კატიონები განმუხტეთ და დაკარგეთ მათი ელექტრონები. იმიტომ, რომ მას აქვს ჩამოტვირთვის პრიორიტეტი OH– ზე^-, Cl^- მიგრირდება ანოდში, სადაც ის განიცდის დაჟანგვას შემდეგი განტოლების შესაბამისად:

2Cl^-_(აქ) E 2e + Cl_{2 (გ)}

შეგვიძლია დავწეროთ ელექტროლიზის პროცესის ზოგადი განტოლება თითოეული ნაბიჯის რეაქციების დამატება პროცესის: დისოციაცია; წყლის თვითიონიზაცია; კათიონის შემცირება; და ანიონის დაჟანგვა.

NaCl_(აქ) → შიგნით⁺_(აქ) + კლ^-_(აქ)

ჰ₂O → H⁺ + ოჰ^-

2 სთ⁺ + 2 ე → თ_{2 (გ)}

2Cl^-_(აქ) E 2e + Cl_{2 (გ)}

განტოლებების დაბალანსება და ნივთების აღმოფხვრა, რომლებიც მეორდება რეაქტორებსა და პროდუქტებში, გვაქვს:

2NaCl_(აქ) + 2 სთ₂ო_{(თხევადი.)} → 2Na⁺_(აქ) + 2 ოჰ^-_(აქ) + თ_{2 (გ)} + კლ_{2 (გ)}

გლობალური განტოლების გაანალიზებით, Na- ს იონები კვლავ ამოხსნაში გვაქვს.⁺_(აქ) და ოჰ^-_(აქ), წარმოქმნის კაუსტიკური სოდა (NaOH), რეაქციის ერთ-ერთი პროდუქტი, გარდა ამისა წყალბადის გაზი, ჩამოყალიბდა კათოდზე და გაზი ქლორი, ჩამოყალიბდა ანოდში.

იხილეთ აგრეთვე:ელექტროლიზის რაოდენობრივი ასპექტები

ამოხსნილი სავარჯიშოები

კითხვა 01 (UEG) გალვანირება არის პროცესი, რომელიც საშუალებას აძლევს მიანიჭოს მეტალის საფარი კონკრეტულ ნაწილს. ქვემოთ ნაჩვენებია ექსპერიმენტული აპარატი, რომელიც შეიქმნა გასაღების ნიკელის დაფარვის შესაძლებლობისთვის.

გასაღების ნიკელით დაფარვის პროცესში მოხდება X რეაქცია, წარმოდგენილია Y ნახევრად რეაქციით. ამ შემთხვევაში, XY წყვილი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს:

ა) შემცირება, ნი⁺ + 1 ე^– → ნი (s)

ბ) შემცირება, Ni (s) → Ni²⁺ + 2 ე^–

გ) დაჟანგვა, ნი²⁺ + 2 ე^– → ნი (s)

დ) დაჟანგვა, Ni (s) → Ni²⁺ + 2 ე^–

ე) შემცირება, ნი²⁺ + 2 ე^– → ნი (s)

რეზოლუცია: ასო ე ”. ხსნარში არსებული იონებია: კათიონები: Ni²⁺ და ჰ⁺; ანიონები: ასე რომ₄^2- და ოჰ^-. კატიონებისთვის, ნი²⁺ მას აქვს პრიორიტეტი გამონადენის დროს და, შესაბამისად, იგი განიცდის კათოდის შემცირებას, განტოლების შესაბამისად: Ni²⁺ + 2 ე^– → Ni (s).

კითხვა 02 (FMABC-SP) გაითვალისწინეთ ლითონის სპილენძის გაწმენდისას გამოყენებული შემდეგი სისტემა:

ამ პროცესში:

ა) II წარმოადგენს კათოდს, სადაც ხდება ჟანგვა.

ბ) II წარმოადგენს ანოდს, სადაც ხდება შემცირება.

გ) I წარმოადგენს კათოდს, სადაც ხდება ჟანგვა.

დ) I წარმოადგენს კათოდს, რომელზეც ხდება შემცირება.

ე) I წარმოადგენს ანოდს, სადაც ხდება ჟანგვა.

რეზოლუცია: ასო ე ”. ელექტროლიზის დროს გენერატორის დადებით პოლუსთან დაკავშირებული ელექტროდი ეწოდება ანოდს და მასში ანიონები კარგავენ ელექტრონებს და განიცდიან დაჟანგვას, განტოლების შესაბამისად: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2 ე

კითხვა 03 (Fatec-SP) ფოლადის რგოლის ქრომირებისთვის, სტუდენტმა ააწყო ელექტროლიტური წრე, რომელიც მოცემულია შემდეგ სურათზე, პირდაპირი დენის წყაროს გამოყენებით.

სქემის მუშაობის დროს, სწორია იმის თქმა, რომ ეს ხდება

ა) ანოდში ქლორის გაზის გამოყოფა და კათოდზე მეტალის ქრომის დეპოზიტი.

ბ) კათოდზე ქლორის გაზის გამოყოფა და ლითონის ქრომის ანოდირება ანოდზე.

გ) ჟანგბადის გაზის გამოყოფა ანოდში და მეტალის პლატინის დეპოზიტი კათოდზე.

დ) წყალბადის გაზის გამოყოფა ანოდში და მეტალის პლატინის კოროზია კათოდზე.

ე) წყალბადის გაზის გამოყოფა კათოდზე და ლითონის ფოლადის კოროზია ანოდზე.

რეზოლუცია: Ასო ა". ხსნარში არსებული იონებია: კათიონები: Cr³⁺ და ჰ⁺; ანიონები: Cl^- და ოჰ^-. კათიონებისთვის, Cr³⁺ მას აქვს პრიორიტეტი გამონადენის დროს და, შესაბამისად, იგი განიცდის შემცირებას კათოდზე, განტოლების თანახმად: Cr³⁺ + 3 ე^– → Cr (s).

ანიონებისთვის Cl- ს აქვს პრიორიტეტი განმუხტვაში და, შესაბამისად, გაივლის დაჟანგვას ანოდში, განტოლების თანახმად: 2Cl^-_(აქ) E 2e + Cl_{2 (გ)}

ანუ ანოდთან (პლატინის ნაწილში) გვექნება ქლორის გაზის Cl გამოყოფა_2, და, კათოდში (ფოლადის რგოლი), მეტალის ქრომის დეპონირება.

ვიქტორ ფერეირას მიერ
ქიმიის მასწავლებელი

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm