Elektrolīze ir fizikāli ķīmisks process, kurā tiek izmantota elektriskā enerģija no jebkura avota (piemēram, akumulatoru vai baterija), lai piespiestu ķīmiskas reakcijas rašanos, lai iegūtu vienkāršas vai saliktas vielas, kuras dabā nevar atrast vai kuras nav lielos daudzumos.
Jebkuras elektrolīzes sistēmas montāžas attēlojums
Elektrolīzes laikā katjonā notiek katoda reducēšanās, bet anjonā - anodā oksidēšanās. Tas notiek, izmantojot elektrisko izlādi, ko nodrošina ārējs avots. Tādējādi elektrolīzē mums ir spontāna oksidēšanās un reducēšanās reakcija.
Tagad saprotiet divus elektrolīzes veidus:
Šāda veida elektrolīzē mēs izmantojam a jonu viela šķidrā stāvoklī elektrolītiskajā tvertnē. Kad jonu viela (XY) notiek kodolsintēzes procesā, tā notiek disociācija, kā attēlots zemāk:
Pēc tam, kad strāvas avots ir ieslēgts, katijons (X+) virzās uz katodu, un anjoni (Y-) virzīties uz anoda pusi. Tādējādi:
Pie katoda: katjoni saņem elektronus (tie tiek reducēti) un pārveidojas par stabilu vielu (X), procesu attēlo šāds vienādojums:
Pie anoda: anjoni zaudē elektronus (tie oksidējas) un kļūst par stabilu vielu (X), procesu attēlo šāds vienādojums:
a) magmatiskās elektrolīzes piemērs
Kā piemēru, tagad sekojiet magnija elektrolīzei nātrija hlorīds (NaCl). Kad nātrija hlorīds (NaCl) notiek saplūšana, tas veic disociācijas procesu, kā parādīts zemāk:
Pēc tam, kad strāvas avots ir ieslēgts, katjonu (Na+) virzās uz katodu, un anjoni (Cl-) virzīties uz anoda pusi. Tādējādi:
Pie katoda: katjonus+ tie saņem elektronus (tie reducējas) un kļūst par stabilu vielu (Na, kas ir ciets metāls), procesu attēlo šāds vienādojums:
Pie anoda: Cl anjoni- tie zaudē elektronus (tie oksidējas) un kļūst par stabilu vielu (Cl2, kas ir gāzveida), process, ko attēlo šāds vienādojums:
Shēma, kas parāda NaCl magmatisko elektrolīzi
Tādējādi nātrija hlorīda magmatiskajā elektrolīzē mums veidojas metāliska nātrija (Na) un hlora gāze (Cl2).
Šāda veida elektrolīzē mēs elektrolītiskās tvertnes iekšpusē izmantojam ūdenī izšķīdinātu jonu vielu. Tātad, pirms elektrolīzes veikšanas, mēs vispirms sajaucam vielu (parasti sāli neorganisks) ūdenī, lai izraisītu tā disociāciju (katjona un anjona izdalīšanos), kā parādīts zemāk:
Atšķirība attiecībā pret magmatisko elektrolīzi ir tāda, ka papildus disociācijas joniem mums ir arī ūdens pašionizācijas joni. Savā jonizācijā ūdens rada hidronija katjonu (H+) un hidroksīda anjonu (OH-), kā parādīts zemāk:
Tādējādi elektrolītiskajā cisternā mums ir divi katijoni (viens no vielas jonu un vienu no ūdens) un divus anjonus (vienu no jonu vielas un otru no Ūdens).
Lai zinātu, kurš katjons pārvietosies uz katodu un kurš anjons - uz anodu, ir jāzina katjonu un anjonu izlādes kārtība.
Katjoniem:
Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> hidronijs> IIIA ģimene> IIA ģimene> IA ģimene
anjoniem
Anjoni bez skābekļa un HSO4 > hidroksīds> skābekli saturoši anjoni un F
Tad, kad strāvas avots ir ieslēgts, katijons (X+) virzās uz katodu, un viens no anjoniem (Y-) virzās uz anoda pusi.
Pie katoda: katijoni saņem elektronus (tie reducējas) un pārveidojas par stabilu vielu (X), procesu, ko attēlo šāds vienādojums:
Pie anoda: anjoni zaudē elektronus (tie oksidējas) un kļūst par stabilu vielu (Y), procesu attēlo šāds vienādojums:
a) Ūdens elektrolīzes piemērs
Kā piemēru mēs izmantosim nātrija hlorīda (NaCl) ūdens elektrolīzi. Kad nātrija hlorīds (NaCl) ir izšķīdināts ūdenī, tam notiek disociācijas process, kā parādīts zemāk:
Papildus NaCl disociācijai mums ir ūdens pašjonizācija:
Tātad mums ir H katijoni+ un tālāk+ un OH anjoni- un Cl-. Tad, kad ir ieslēgts barošanas avots, mums ir šādas iespējas:
pie katoda: H katijoni+ saņem elektronus (reducētos) un kļūst par stabilu vielu (H2, kas ir gāze). Tas ir tāpēc, ka hidronijam ir izlādes prioritāte salīdzinājumā ar IA ģimenes elementiem (šajā gadījumā Na). Procesu attēlo šāds vienādojums:
pie anoda: Cl anjoni- tie zaudē elektronus (tie oksidējas) un kļūst par stabilu vielu (Cl2, kas ir gāzveida). Tas ir tāpēc, ka Cl- tas ir skābeklis bez skābekļa un tam ir izlādes prioritāte salīdzinājumā ar hidroksīdu, procesu attēlo šāds vienādojums:
Shēma, kas parāda NaCl ūdens elektrolīzi
Tādējādi nātrija hlorīda ūdens elektrolīzē mēs veidojam ūdeņraža gāzi (H2) un hlora gāzi (Cl2).
Autors: Diogo Lopes Dias
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise.htm