W tekście "Elektroliza magmowa”, wyjaśniono, że proces ten zachodzi, gdy prąd elektryczny przepływa w stopionej substancji (w stanie ciekłym), bez obecności woda i w ten sposób kation odbiera elektrony, a anion oddaje elektrony, tak że oba mają ładunek elektryczny równy zero i energię skumulowane.
Aby lepiej zrozumieć, jak zachodzi elektroliza magmowa, rozważmy jeden z najważniejszych przykładów tego typu procesu, elektrolizę chlorku sodu lub soli kuchennej (NaCl).
Chlorek sodu powstaje w przyrodzie poprzez przeniesienie elektronu z sodu (Na) do chloru (Cl), zgodnie z poniższą reakcją:
2Na(y) + 1Cl2(g) → 2NaCl (s)
Proces ten jest spontaniczny, ale proces odwrotny tej reakcji nie jest spontaniczny, to znaczy wytwarzanie gazowego chloru (Cl2(g) – rysunek poniżej) oraz metaliczny sód (Na(s)) nie występują w przyrodzie. Jeśli chcemy, aby tak się stało, będziemy musieli rozpocząć ten proces.
Można to zrobić za pomocą elektrolizy magmowej. Sól jest podgrzewana do temperatury powyżej 800,4°C, która jest jej temperaturą topnienia; i w ten sposób łączy się, przechodząc ze stanu stałego w ciecz. W tym stanie fizycznym Twoje jony Na
+ i Cl- są za darmo.Stopiona sól jest następnie umieszczana w pojemniku, naczyniu elektrolitycznym, a dwie obojętne elektrody platynowe lub grafitowe są zanurzane w chlorku sodu. Elektrody te są podłączone do źródła, które generuje stały prąd elektryczny, takiego jak bateria lub ogniwo.
Wraz z przepływem prądu elektrycznego dzieje się:
- Biegun ujemny baterii lub ogniwa dostarcza elektrony do jednej z elektrod, która staje się katodą;
- Katoda: odbiera elektrony z komórki i staje się biegunem ujemnym, przyciągając kationy Na+, ponieważ przeciwne ładunki się przyciągają. Jony te odbierają elektrony z elektrody (katody) i następuje ich redukcja, tworząc metaliczny sód:
Zmniejszenie:W+(ℓ) + i- → W(y)
Metaliczny sód osadza się na górze elektrody i jest przesyłany do zbiornika.
- Anoda: staje się naładowany dodatnio, przyciągając aniony Cl- (dlatego nazywa się to anodą). Jony te tracą elektrony w kontakcie z anodą i w związku z tym ulegają utlenianiu, tworząc atomy chloru, które natychmiast łączą się dwa po dwa, tworząc gazowy chlor:
Utlenianie:2Cl-(ℓ) → 2 i- + 1 Cl2(sol)
Gaz ten bulgocze wokół anody i jest zbierany przez dopasowaną do układu szklaną rurkę.
Zatem ogólna reakcja zachodząca w tym przypadku jest dana wzorem:
Katoda: 2Na+(ℓ) + 2e- → 2Na(y)
Anoda: 2Cl-(ℓ) → 2 i- + 1 Cl2(g) ____________
Reakcja globalna: 2Na+(ℓ) + 2 Cl-(ℓ) → 2Na(y) + 1 Cl2(sol)
Innym ważnym aspektem, o którym należy pamiętać, który został podkreślony na końcu wspomnianego tekstu (Elektroliza Igneous), jest to, że w przypadku elektrolizy wystąpi, ogniwo lub bateria używane do generowania prądu elektrycznego musi mieć ddp (różnicę potencjałów) równą lub większą niż różnica potencjałów reakcja.
Przyjrzyjmy się temu w przypadku rozważanej przez nas elektrolizy chlorku sodu. Aby poznać różnicę potencjałów tej reakcji, wystarczy zmniejszyć standardowy potencjał redukcyjny katody o potencjał anody. Wyjaśniono to w tekście. Różnica potencjałów baterii .
Poprzez tabelę standardowych potencjałów redukcyjnych (E0czerwony), wiemy, że:
W+(ℓ) + i- → W(y) I0czerwony= -2,71
2Cl-(ℓ) → 2 i- + 1 Cl2(g) ORAZ0czerwony= +1,36
Teraz wystarczy zmniejszyć te wartości, aby poznać potencjalną różnicę w globalnej reakcji:
∆I0 = AND0czerwony (katoda) - I0czerwony (anoda)
∆I0 = -2,71 – (+ 1,36)
∆I0 = - 4,07 V
Dlatego oznacza to, że ogniwo lub bateria, która będzie używana, musi mieć napięcie równe lub większe niż 4,07 V, aby przeprowadzić magiczną elektrolizę chlorku sodu.
Wartość ujemna wskazuje jedynie, że jest to proces niespontaniczny.. W przypadku akumulatorów, co jest procesem spontanicznym, wartość siły elektromotorycznej (∆E0) zawsze daje pozytyw.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm