Kas yra elektrolizė?

Elektrolizė yra a nesavaigi cheminė reakcija kuris apima oksidacijos-redukcijos reakciją, kurią sukelia elektros srovė.

Kad vyktų elektrolizė, dalyvaujanti elektros srovė turi būti nuolatinė ir turėti pakankamą įtampą.

Kad dalyvaujantys jonai galėtų laisvai judėti, elektrolizė gali įvykti susiliejus (magminė elektrolizė) arba ištirpus (elektrolizė tirpale).

Elektrolizės programos

Elektrolizės proceso metu gaunama daugybė medžiagų ir cheminių junginių, pavyzdžiui:

• aliuminio ir vario
• vandenilis ir chloras cilindre
• bižuterija (cinkavimo procesas)
• greitpuodis
• magnio ratas (automobilio stebulės).

Elektrolizės dėsniai

Elektrolizės dėsnius sukūrė anglų fizikas ir chemikas Michaelas de Faraday (1791-1867). Abu įstatymai reglamentuoja kiekybinius elektrolizės aspektus.

pirmasis elektrolizės dėsnis turi šį teiginį:

“Elektrolizės proceso metu nusėdusio elemento masė yra tiesiogiai proporcinga elektros kiekiui, praeinančiam per elektrolizės elementą”.

Q = i. t

Kur,

Klausimas: elektros įkrova (C)
i: elektros srovės intensyvumas (A)
t: elektros srovės (-ių) praeinimo laiko intervalas

antrasis elektrolizės dėsnis turi šį teiginį:

“Įvairių elementų masės, nusėdusios elektrolizės metu tuo pačiu elektros kiekiu, yra tiesiogiai proporcingos jų cheminiams ekvivalentams”.

M = K. IR

Kur,

M: medžiagos masė
K.: proporcingumo konstanta
IR: medžiagos gramų ekvivalentas

Sužinokite daugiau straipsnyje: Faradėjaus nuolatinis.

klasifikacija

Elektrolizės procesas gali vykti lydant ar tirpstant:

Magminė elektrolizė

Kramtinė elektrolizė yra tai, kas yra apdorojama iš išlydyto elektrolito, ty Susiliejimas.

Kaip pavyzdį naudokime NaCl (natrio chloridas). Kai kaitiname medžiagą iki 808 ° C, ji susilieja ir jose esantys jonai (Na⁺ ir Cl^-) dabar turi didesnę judėjimo laisvę skystoje būsenoje.

kai elektros srovė pereina į elektrolitinę ląstelę - Na katijonus⁺ juos traukia neigiamas polius, vadinamas katodu. Jau Cl anijonai^-, traukia teigiamas polius arba anodas.

Na atveju⁺ vyksta redukcijos reakcija, o Cl^-, yra reakcija oksidacija.

Magminės NaCl elektrolizės schema

Vandeninė elektrolizė

Vandeninės elektrolizės metu naudojamas jonizuojantis tirpiklis yra vanduo. Vandeniniame tirpale elektrolizę galima atlikti su apverstais elektrodais arba aktyviais (arba reaktyviais) elektrodais.

Inertiški elektrodai: vanduo tirpale jonizuojasi pagal lygtį:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

Su atsiribojimas NaCl turime:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Taigi, H katijonai⁺ ir toliau⁺ gali būti išleidžiamas ties neigiamu poliu, o OH anijonai^- ir Cl^- gali būti išleidžiamas ties teigiamu poliu.

NaCl vandeninės elektrolizės schema

Katijonuose vyksta redukcijos reakcija (katodinė redukcija), o anijonuose - oksidacijos reakcija (anodinė oksidacija).

Taigi mes turime elektrolizės reakciją:

2 NaCl + 2H₂O → 2 įėjimai⁺ + 2 OH^- + H₂ + Cl₂

Iš to galime daryti išvadą, kad NaOH molekulės lieka tirpale, o H₂ išsiskiria neigiamame poliuje ir Cl₂, ant teigiamo poliaus.

Šio proceso rezultatas bus lygiavertė lygtis:

2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

Aktyvūs elektrodai: šiuo atveju aktyvieji elektrodai dalyvauja elektrolizėje, tačiau jie patiria koroziją.

Pavyzdžiui, mes atliekame elektrolizę vandeniniame vario sulfato tirpale (CuSO₄):
CUSO₄ → Cu₂ + OS ^2-₄
H₂O → H⁺ + OH^-

CuSO vandeninės elektrolizės schema₄

Tokiu atveju vario anodas korozijos:

Asilas⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

Taip yra todėl, kad pagal standartinius elektrodų potencialus elektros srovei lengviau pašalinti elektronus iš Cu⁰ nei OS ^2-₄ ar iš oh^-.

Todėl neigiamame poliuje įvyksta tokia elektrolizės reakcija:

2e^- + Cu²⁺ → Cu

Teigiamame poliuje turime elektrolizės reakciją:

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

Galiausiai, kai pridedame dvi elektrolizės lygtis, mes turime nulį.

Norite sužinoti daugiau apie temą? Perskaitykite straipsnius:

• Jonas, katijonas ir anijonas
• Cheminės reakcijos
• oksidacijos-redukcijos reakcijos

Baterija ir elektrolizė

Elektrolizė pagrįsta atvirkštiniu reiškiniu, nei akumuliatorius. Elektrolizės metu procesas nėra savaiminis, nes tai vyksta baterijose. Kitaip tariant, elektrolizė elektros energiją paverčia chemine energija, o ląstelė elektros energiją generuoja iš cheminės energijos.

žinoti daugiau apie Elektrochemija.

Pratimai

1. (Ulbra-RS) Metalinis kalis gali būti gaminamas magnio elektrolizės metu. Iš šio teiginio pažymėkite teisingą alternatyvą.

a) Elektrolizė yra procesas, apimantis oksidacijos-redukcijos ir redukcijos reakcijas, motyvuojamas elektros srovės.
b) Kalio chlorido magminė elektrolizė vyksta kambario temperatūroje.
c) Kalis gamtoje yra redukuotoje formoje (K⁰).
d) Elektrolizės reakcija vyksta ultravioletinių spindulių pagalba.
e) Kalio chlorido elektrolizės metu, norint gauti metalinį kalį, elektronai perkeliami iš kalio į chlorą.

Žr. Atsakymas

Alternatyva

2. (UFRGS-RS) Elektrolizės elemento katode visada yra:

a) Metalo nusodinimas.
b) Redukcijos pusreakcija.
c) Elektros srovės gamyba.
d) vandenilio dujų išsiskyrimas.
e) Cheminė korozija.

Žr. Atsakymas

B alternatyva

3. Šie pasiūlymai yra susiję su elektrolize:

Aš Elektrolizės reakcijos vyksta vartojant elektros energiją.
II. Vandeniniai gliukozės tirpalai negali būti elektrolizuojami, nes jie neveda elektros srovės.
III. Elektrolizuojant druskos tirpalus, metaliniai katijonai oksiduojasi.

Galime pasakyti tik taip:

a) Aš teisus.
b) II yra teisingas.
c) III yra teisingas.
d) I ir II yra teisingi.
e) II ir III yra teisingi.

Žr. Atsakymas

Alternatyvus

4. (FEI-SP) Du chemijos studentai atliko BaCl elektrolizę₂; pirmasis vandeningas ir antras ugningas. Dėl rezultato galime pasakyti, kad abu gauti:

a) H₂ tai₂ ties anodais.
b) H₂ ir Ba ties anodais.
c) Cl₂ ir Ba ant elektrodų.
d) H₂ prie katodų.
e) Cl₂ ties anodais.

Žr. Atsakymas

Alternatyvus ir

5. (Vunesp) "Baseinas be chemijos“Yra reklama, susijusi su vandens valymu. Tačiau yra žinoma, kad gydymas susideda iš natrio chlorido įpylimo į vandenį ir jo praleidimo vandens per talpyklą su vario ir platinos elektrodais, sujungtais su švinu automobilis.

a) Remdamiesi šia informacija, aptarkite, ar skelbimo pranešimas teisingas
b) Atsižvelgdami į inertinius elektrodus, parašykite dalyvaujančių reakcijų lygtis, pagrindžiančias ankstesnį atsakymą.

Žr. Atsakymas

a) Skelbimo pranešimas neteisingas, nes susidarys cheminiai produktai.
b) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (chloro reakcija, naudinga baseino vandeniui valyti)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (reakcija, kurios metu susidaro stiprus baktericidas NaClO)