elektrolyse het is een niet-spontaan proces, dat wil zeggen een proces dat niet van nature voorkomt, waarbij stoffen worden gevormd door middel van elektrische ontlading in verbindingen die zijn gesmolten of opgelost in water. Tijdens dit proces bereikt een elektrische stroom een glazen container (elektrolytische tank) die twee inerte elektroden heeft (die niet lijden of oxidatie noch vermindering) gevormd door grafiet of platina. Deze elektroden zijn verbonden met een elektrische bron (meestal een drums) en gedompeld in een zout of base gesmolten of opgelost in water. net als de accu, elektrolyse heeft een kathode (waar reductie optreedt) en een anode (waar oxidatie optreedt).
Samenvatting
Elektrolyse is een niet-spontaan proces;
Er kunnen eenvoudige of samengestelde stoffen worden gevormd;
Het kan optreden met een gesmolten opgeloste stof (stollingselektrolyse);
Het kan optreden met een opgeloste stof opgelost in water (waterige elektrolyse);
Een kation ondergaat altijd reductie aan de kathode;
Een anion ondergaat altijd oxidatie aan de anode.
Zie ook:Aluminium verkrijgen uit elektrolyse
Soorten elektrolyse
Het is een elektrolyse die optreedt wanneer een elektrische ontlading wordt uitgevoerd op een gesmolten ionische verbinding. De ionische verbinding is er een die wordt gevormd door een ionische binding, zoals a zout of een baseren anorganisch. Als we het hebben over gesmolten verbinding, verwijzen we op zijn beurt naar de verbinding die van een vaste naar een vloeibare toestand gaat.
- Voorbeeld van stollingselektrolyse
Wanneer we de fusie van kaliumchloride (KCl) uitvoeren, ondergaat dit zout het dissociatieproces, waarbij het kaliumkation (K+) en het jodide-anion (l-).
Dissociatievergelijking voor kaliumchloride
Wanneer de elektrische stroom met deze ionen de elektrolytische cel binnenkomt, ondergaat het kaliumkation een reductie, waarbij metallisch kalium (K) wordt gevormd, en het jodide-anion wordt geoxideerd, waarbij vast jodium wordt gevormd (I2).
Vaste kaliumvormingsvergelijking
Vergelijking van vaste jodiumvorming
Het is een elektrolyse die optreedt wanneer de elektrische ontlading wordt uitgevoerd op een waterige oplossing (met water) gevormd door een zout of een anorganische base.
- Voorbeeld van waterige elektrolyse
Wanneer we natriumchloride in water oplossen, dissocieert het en ondergaat het water ionisatie:
Waterionisatie- en natriumchloride-dissociatievergelijkingen
Als natriumkation (Na+) behoort tot de IA-familie, het hydroniumkation (H+) gaat door de ontlading en ondergaat reductie, waarbij waterstofgas wordt gevormd (H2).
Waterstofgasvormingsvergelijking
Als chloride (Cl-) is niet geoxygeneerd (heeft geen zuurstof) en is niet fluoride (F-), het wordt afgevoerd, oxideert en vormt chloorgas (Cl2).
Chloorgasvormingsvergelijking
Selectieve ionenontlading
Tijdens een elektrolyseproces in een waterig medium (oplossing gevormd door water en een opgeloste stof), zullen we altijd twee kationen hebben: hydronium, afkomstig van water, en elk ander, afkomstig van zout dissociatie (een voorbeeld van een opgeloste stof). We zullen ook twee anionen hebben: de hydroxyl, die uit water komt, en een andere, die uit zout komt.
Ionen van waterionisatie en zoutdissociatie
- Selectieve ontlading voor kationen en anionen
Als het kation van de opgeloste stof tot de IA-, IIA- of IIIA-familie behoort, kan het hydronium (H+) zal verlaagd worden;
Als het kation dat uit de opgeloste stof komt niet tot de hierboven genoemde families behoort, zal het de reductie ondergaan.
Als het anion van de opgeloste stof zuurstof in zijn samenstelling heeft of een fluoride is (F-), het hydroxide (OH-) zal oxidatie ondergaan;
Als het anion van de opgeloste stof niet de bovenstaande kenmerken heeft, zal het oxidatie ondergaan.
Het is bekend dat water het vermogen heeft om zichzelf te ioniseren, waarbij hydroniumionen (H+) en hydroxide (OH-), maar deze ionisatie is zeer beperkt. Dit feit wordt bewezen door de inefficiëntie van zuiver water bij het geleiden van elektrische stroom.
Zoals elektrolyse omvat elektrische ontlading, om de elektrolyse van water uit te voeren, is het noodzakelijk om een opgeloste stof op te lossen, de die de selectieve lozing van hydronium en hydroxide bevordert (zoals te zien is in het onderwerp over lozing) selectief).
Als we natriumsulfaat (Na2ENKEL EN ALLEEN4), we zullen bijvoorbeeld de natriumkationen in het midden hebben (Na+) en hydronium (H+), evenals hydroxide-anionen (OH-) en sulfaat (SO4-2). Dus, wanneer de elektrische stroom in de elektrolytische tank aankomt:
het hydronium zal worden afgevoerd, verminderend, omdat het natrium tot de IA-familie behoort;
Waterstofgasvormingsvergelijking
het hydroxide zal ontlading ondergaan, oxiderend, omdat het sulfaat zuurstof in zijn samenstelling heeft.
Zuurstofgasvormingsvergelijking
Toen de twee ionen (kation en anion) die uit het water kwamen, werden afgevoerd, zeggen we dat de elektrolyse van het water plaatsvond.
Zie ook: Kwantitatieve aspecten van elektrolyse
Productie van eenvoudige stoffen zoals waterstofgas (H2), zuurstofgas (O2) enz.;
Productie van samengestelde stoffen zoals natriumhydroxide (NaOH), zwavelzuur (H2ENKEL EN ALLEEN4) enz;
Een onderdeel coaten met een bepaald metaal, zoals koper (koper) en goud (goldplating);
Gebruik om een bepaald metaal uit je erts te verwijderen.
Opgeloste oefeningen over elektrolyse
Voorbeeld 1 - (Vunesp) Een waterige oplossing van CuCℓ2 wordt onderworpen aan elektrolyse met behulp van platina-elektroden. De juiste stelling is:
a) Cu-ionreductie vindt plaats aan de kathode2+.
b) Cu-ionoxidatie vindt plaats aan de anode2+.
c) Aan de kathode wordt chloorgas gevormd.
d) Een deel van de platinaanode lost op en vormt Pt2+.
e) De producten van deze elektrolyse zouden anders zijn als de elektrolyse van CuCl2 was vurig (fusie).
a) Juist. Wanneer CuCl2 is opgelost in water, hebben we de hydroniumkationen (H+) en koper II (Cu+2). Omdat het koper II-kation niet tot de IA-, IIA- en IIIA-families behoort, wordt het gereduceerd.
b) Niet waar, omdat het chloride-anion (Cl) aan de anode wordt geoxideerd-), die geen zuurstof in zijn samenstelling heeft en geen fluoride is (F-).
c) Niet waar, omdat de reductie van het koper II-kation plaatsvindt aan de kathode, daarom is er de vorming van het kopermetaal.
d) Niet waar, aangezien platina- of grafietelektroden bij elektrolyse alleen elektriciteit geleiden, nemen ze niet deel aan het proces.
e) Onwaar, aangezien de stollingselektrolyse van koperchloride II (CuCl2) zou exact dezelfde producten presenteren als de waterige, aangezien de aanwezige ionen koper II (Cu .) zouden zijn+2) en het chloride (Cl-1).
Voorbeeld 2- (UFRN) Beschouw de volgende systemen:
IK. Gesmolten natriumchloride;
II. Natriumchloride waterige oplossing;
III. Gesmolten natriumhydroxide;
IV. Natriumhydroxide waterige oplossing.
Degenen die natrium kunnen leveren, wanneer ze worden onderworpen aan elektrolyse, zijn:
a) alleen I en II.
b) alleen I en III.
c) alleen II en IV.
d) alleen III en IV.
e) I, II, III en IV.
De systemen die metallisch natrium als product aan de kathode leveren zijn I en III.
I- Het enige kation dat in het medium aanwezig is, is het natriumkation, daarom kan alleen het verminderen en metallisch natrium vormen.
II- Dit systeem voorziet niet metallisch natrium omdat het natriumchloride was opgelost in water, dus in het midden hebben we de aanwezigheid van natriumkationen (Na+) en hydronium (H+) - dit is degene die aan de reductie lijdt, omdat natrium tot de IA-familie behoort.
III- Het enige kation dat in het medium aanwezig is, is het natriumkation (omdat het materiaal aan een fusie is onderworpen), daarom ondergaat alleen het reductie, waarbij metallisch natrium wordt gevormd;
IV- Dit systeem biedt geen metallisch natrium omdat het natriumhydroxide in water was opgelost, dus in het midden hebben we de aanwezigheid van natriumkationen (Na+) en hydronium (H+) - dit is degene die aan de reductie lijdt, omdat natrium tot de IA-familie behoort.
Door mij Diogo Lopes Dias