elektrolyse is een fysisch-chemisch proces dat gebruik maakt van elektrische energie uit elke bron (zoals: accu of batterij) om het optreden van een chemische reactie te forceren om eenvoudige of samengestelde stoffen te produceren die niet in de natuur voorkomen of die niet in grote hoeveelheden voorkomen.
Vertegenwoordiging van de assemblage van elk elektrolysesysteem
Tijdens elektrolyse ondergaat een kation reductie aan de kathode en een anion ondergaat oxidatie aan de anode. Dit gebeurt door elektrische ontlading van een externe bron. Bij elektrolyse hebben we dus een niet-spontane oxidatie- en reductiereactie.
Begrijp nu de twee manieren waarop elektrolyse plaatsvindt:
Bij dit type elektrolyse gebruiken we a ionische stof in vloeibare toestand in een elektrolytisch vat. Wanneer de ionische stof (XY) fusie ondergaat, ondergaat het het proces van dissociatie, zoals hieronder weergegeven:
Wanneer de stroombron wordt ingeschakeld, zal het kation (X+) beweegt naar de kathode en de anionen (Y-) naar de anode bewegen. Daarbij:
Bij de kathode: de kationen ontvangen elektronen (ze ondergaan reductie) en transformeren in een stabiele stof (X), een proces dat wordt weergegeven door de volgende vergelijking:
Bij de anode: anionen verliezen elektronen (ze ondergaan oxidatie) en worden een stabiele stof (X), een proces dat wordt weergegeven door de volgende vergelijking:
a) Voorbeeld van stollingselektrolyse
Volg nu als voorbeeld de stollingselektrolyse van de natriumchloride (NaCl). Wanneer natriumchloride (NaCl) fusie ondergaat, ondergaat het het dissociatieproces, zoals hieronder weergegeven:
Wanneer de stroombron wordt ingeschakeld, zal het kation (Na+) beweegt naar de kathode en de anionen (Cl-) naar de anode bewegen. Daarbij:
Bij de kathode: de kationen in+ ze ontvangen elektronen (ze ondergaan reductie) en worden een stabiele stof (Na, wat een vast metaal is), een proces dat wordt weergegeven door de onderstaande vergelijking:
Bij de anode: de Cl anionen- ze verliezen elektronen (ze ondergaan oxidatie) en worden een stabiele stof (Cl2, dat gasvormig is), proces weergegeven door de onderstaande vergelijking:
Schema dat de stollingselektrolyse van NaCl. aantoont
Zo hebben we bij de stollingselektrolyse van natriumchloride de vorming van metallisch natrium (Na) en chloorgas (Cl2).
Bij dit type elektrolyse gebruiken we een ionische stof opgelost in water, in de elektrolytische tank. Dus voordat we de elektrolyse uitvoeren, mengen we eerst de stof (meestal een zout) anorganisch) in water om de dissociatie te veroorzaken (afgifte van een kation en een anion), zoals weergegeven balg:
Het verschil met stollingselektrolyse is dat we naast de ionen van dissociatie ook ionen hebben van de zelfionisatie van water. In zijn zelfionisatie produceert water een hydroniumkation (H+) en een hydroxide-anion (OH-), zoals in de onderstaande vergelijking:
Dus in het elektrolytische vat hebben we de aanwezigheid van twee kationen (een van de stof) ionisch en één van water) en twee anionen (één van de ionische substantie en de andere van de Water).
Om te weten welk kation naar de kathode zal gaan en welk anion naar de anode zal bewegen, is het noodzakelijk om de volgorde van ontlading van kationen en anionen te kennen.
Voor kationen:
Au>Pt>Hg>Ag>Cu>Ni>Cd>Pb>Fe>Zn>Mn>hydronium>IIIA-familie> IIA-familie > IA-familie
voor anionen
Niet-geoxygeneerde anionen en HSO4 > hydroxide > geoxygeneerde anionen en F
Vervolgens, wanneer de stroombron wordt ingeschakeld, wordt een kation (X+) beweegt naar de kathode, en een van de anionen (Y-) beweegt naar de anode.
Bij de kathode: de kationen ontvangen elektronen (ze ondergaan reductie) en transformeren in een stabiele stof (X), een proces dat wordt weergegeven door de onderstaande vergelijking:
Bij de anode: anionen verliezen elektronen (ze ondergaan oxidatie) en worden een stabiele stof (Y), een proces dat wordt weergegeven door de onderstaande vergelijking:
a) Voorbeeld van waterige elektrolyse
Als voorbeeld zullen we waterige elektrolyse van natriumchloride (NaCl) gebruiken. Wanneer natriumchloride (NaCl) in water wordt opgelost, ondergaat het het dissociatieproces, zoals hieronder weergegeven:
Naast de dissociatie van NaCl hebben we de zelf-ionisatie van water:
Dus we hebben de H-kationen+ en verder+ en de OH-anionen- en Cl-. Wanneer de stroombron is ingeschakeld, hebben we het volgende:
bij kathode: de H-kationen+ elektronen ontvangen (gereduceerd) en een stabiele stof worden (H2, wat een gas is). Dit komt omdat hydronium voorrang heeft boven de elementen van de IA-familie (in dit geval Na). Het proces wordt weergegeven door de onderstaande vergelijking:
bij anode: de Cl anionen- ze verliezen elektronen (ze ondergaan oxidatie) en worden een stabiele stof (Cl2, die gasvormig is). Dit komt omdat de Cl- het is een niet-geoxygeneerd anion en heeft ontladingsprioriteit boven hydroxide, een proces dat wordt weergegeven door de onderstaande vergelijking:
Schema dat de waterige elektrolyse van NaCl. aantoont
Dus bij de waterige elektrolyse van natriumchloride hebben we de vorming van waterstofgas (H2) en chloorgas (Cl2).
Door mij Diogo Lopes Dias
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise.htm