In de tekst "Stollingselektrolyse”, werd uitgelegd dat dit proces plaatsvindt wanneer een elektrische stroom wordt geleid in een gesmolten substantie (in vloeibare toestand), zonder de aanwezigheid van water en op deze manier ontvangt het kation elektronen en het anion doneert elektronen, zodat beide een elektrische lading hebben gelijk aan nul en energie geaccumuleerd.
Laten we, om beter te begrijpen hoe stollingselektrolyse plaatsvindt, eens kijken naar een van de belangrijkste voorbeelden van dit type proces, de elektrolyse van natriumchloride of tafelzout (NaCl).
Natriumchloride wordt in de natuur gevormd door de overdracht van een elektron van natrium (Na) naar chloor (Cl), volgens de onderstaande reactie:
2Na(s) + 1Cl2(g) → 2NaCl (s)
Dit proces is spontaan, maar het omgekeerde proces van deze reactie is niet spontaan, dat wil zeggen, de productie van chloorgas (Cl2(g) – onderstaande figuur) en metallisch natrium (Na(s)) komt in de natuur niet voor. Als we willen dat dit gebeurt, zullen we het proces moeten starten.
Dit kan door middel van stollingselektrolyse. Het zout wordt verwarmd tot een temperatuur boven 800,4°C, wat het smeltpunt is; en op deze manier versmelt het, van vast naar vloeibaar. In deze fysieke toestand, uw Na-ionen+ en Cl- zijn vrij.
Het gesmolten zout wordt vervolgens in een container, het elektrolytische vat, geplaatst en twee inerte platina- of grafietelektroden worden in het natriumchloride gedompeld. Deze elektroden zijn verbonden met een bron die gelijkstroom genereert, zoals een batterij of een cel.
Met het passeren van elektrische stroom gebeurt het volgende:
- De negatieve pool van de batterij of cel levert elektronen aan een van de elektroden, die de kathode wordt;
- Kathode: ontvangt de elektronen van de cel en wordt de negatieve pool, waardoor de Na-kationen worden aangetrokken.+omdat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken. Deze ionen ontvangen de elektronen van de elektrode (kathode) en hun reductie vindt plaats, waarbij metallisch natrium wordt gevormd:
Vermindering:Bij+(ℓ) + en- → In(en)
Metallisch natrium wordt bovenop de elektrode afgezet en naar een reservoir gestuurd.
- anode: wordt positief geladen en trekt Cl anionen aan- (daarom wordt het een anode genoemd). Deze ionen verliezen hun elektronen wanneer ze in contact komen met de anode en ondergaan daarom oxidatie, waarbij chlooratomen worden gevormd, die onmiddellijk twee aan twee worden gecombineerd om chloorgas te vormen:
Oxidatie:2Cl-(ℓ) → 2 en- + 1Cl2(g)
Dit gas borrelt rond de anode en wordt opgevangen door een glazen buis aangepast aan het systeem.
Dus de totale reactie die in dit geval optreedt, wordt gegeven door:
Kathode: 2Na+(ℓ) + 2e- → 2Na(en)
Anode: 2Cl-(ℓ) → 2 en- + 1Cl2(g) ____________
Globale reactie: 2Na+(ℓ) + 2Cl-(ℓ) → 2Na(en) + 1Cl2(g)
Een ander belangrijk aspect om op te letten, dat aan het einde van de genoemde tekst (Igneous Electrolysis) werd benadrukt, is dat voor elektrolyse optreedt, moet de cel of batterij die wordt gebruikt om de elektrische stroom op te wekken een ddp (potentiaalverschil) hebben dat gelijk is aan of groter is dan het potentiaalverschil van de reactie.
Laten we dit eens bekijken in het geval van natriumchloride-elektrolyse die we overwegen. Om het potentiaalverschil van deze reactie te vinden, volstaat het om de standaardreductiepotentiaal van de kathode te verlagen met die van de anode. Dit wordt uitgelegd in de tekst. Potentieel verschil van een batterij .
Via de tabel met standaard reductiepotentialen (E0rood), weten we dat:
Bij+(ℓ) + en- → In(en) EN0rood= -2.71
2Cl-(ℓ) → 2 en- + 1Cl2(g) EN0rood = +1.36
Verlaag nu deze waarden om het potentiaalverschil van de globale reactie te kennen:
En0 = EN0rood (kathode) - EN0rood (anode)
En0 = -2,71 – (+ 1,36)
En0 = - 4,07 V
Daarom betekent dit dat de cel of batterij die zal worden gebruikt een spanning moet hebben die gelijk is aan of groter is dan 4,07V om de stollingselektrolyse van natriumchloride uit te voeren.
De negatieve waarde geeft alleen aan dat het een niet-spontaan proces is.. In het geval van batterijen, wat een spontaan proces is, is de elektromotorische krachtwaarde (∆E0) geeft altijd positief.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm