Что такое электролиз?

Электролиз это физико-химический процесс, в котором используется электрическая энергия из любого источника (например, аккумулятор или батарея), чтобы вызвать химическую реакцию с образованием простых или сложных веществ, которые нельзя найти в природе или которые не встречаются в больших количествах.

Представление сборки любой электролизной системы
Представление сборки любой электролизной системы

Во время электролиза катион восстанавливается на катоде, а анион окисляется на аноде. Это происходит из-за электрического разряда от внешнего источника. Таким образом, при электролизе происходит неспонтанная реакция окисления и восстановления.

Теперь разберитесь в двух способах электролиза:

В этом типе электролиза мы используем ионное вещество в жидком состоянии в электролитической ванне. Когда ионное вещество (XY) подвергается плавлению, оно претерпевает процесс диссоциация, как показано ниже:

Затем при включении источника питания катион (X+) движется к катоду, а анионы (Y-) двигаться к аноду. Тем самым:

На катоде: катионы получают электроны (они восстанавливаются) и превращаются в стабильное вещество (X), процесс представлен следующим уравнением:

На аноде: анионы теряют электроны (они подвергаются окислению) и становятся стабильным веществом (X), процесс представлен следующим уравнением:

а) Пример магматического электролиза

В качестве примера рассмотрим теперь огненный электролиз хлорид натрия (NaCl). Когда хлорид натрия (NaCl) подвергается плавлению, он подвергается процессу диссоциации, как показано ниже:

Затем при включении источника питания катион (Na+) движется к катоду, а анионы (Cl-) двигаться к аноду. Тем самым:

На катоде: катионы в+ они получают электроны (они восстанавливаются) и становятся стабильным веществом (Na, который представляет собой твердый металл), процесс, представленный уравнением ниже:

На аноде: анионы Cl- они теряют электроны (окисляются) и становятся стабильным веществом (Cl2, который является газообразным), процесс представлен уравнением ниже:

Схема, демонстрирующая магматический электролиз NaCl
Схема, демонстрирующая магматический электролиз NaCl

Таким образом, при магматическом электролизе хлорида натрия мы имеем образование металлического натрия (Na) и газообразного хлора (Cl2).

В этом типе электролиза мы используем ионное вещество, растворенное в воде внутри электролитического резервуара. Итак, перед проведением электролиза сначала перемешиваем вещество (обычно соль неорганический) в воде, чтобы вызвать ее диссоциацию (высвобождение катиона и аниона), как показано ниже:

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)

Отличие от магматического электролиза состоит в том, что, помимо ионов от диссоциации, мы также имеем ионы от самоионизации воды. В процессе самоионизации вода производит катион гидроксония (H+) и гидроксид-анион (OH-), как в уравнении ниже:

Таким образом, внутри электролитической ванны присутствуют два катиона (один из вещества ионный и один из воды) и два аниона (один из ионного вещества, а другой из Воды).

Чтобы знать, какой катион переместится к катоду, а какой анион переместится к аноду, необходимо знать порядок разряда катионов и анионов.

  • Для катионов:

Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> гидроксоний> семейство IIIA> семейство IIA> семейство IA

  • для анионов

Неокисленные анионы и HSO4 > гидроксид> кислородсодержащие анионы и F

Затем при включении источника питания катион (X+) движется к катоду, и один из анионов (Y-) движется к аноду.

На катоде: катионы получают электроны (они восстанавливаются) и превращаются в стабильное вещество (X), процесс представлен уравнением ниже:

На аноде: анионы теряют электроны (они подвергаются окислению) и превращаются в стабильное вещество (Y), процесс представлен уравнением ниже:

а) Пример водного электролиза

В качестве примера воспользуемся водным электролизом хлорида натрия (NaCl). Когда хлорид натрия (NaCl) растворяется в воде, он подвергается диссоциации, как показано ниже:

Помимо диссоциации NaCl, мы имеем дело с самоионизацией воды:

Итак, у нас есть катионы H+ и дальше+ и анионы ОН- и Cl-. Тогда при включении источника питания имеем следующее:

на катоде: катионы H+ получают электроны (восстанавливаются) и становятся стабильным веществом (H2, который является газом). Это связано с тем, что гидроксоний имеет приоритет по разряду перед элементами семейства IA (в данном случае Na). Процесс представлен приведенным ниже уравнением:

на аноде: анионы Cl- они теряют электроны (окисляются) и становятся стабильным веществом (Cl2, которая является газообразной). Это потому, что Cl- это не кислородсодержащий анион и имеет приоритет разряда над гидроксидом, процесс представлен уравнением ниже:

Схема, демонстрирующая водный электролиз NaCl
Схема, демонстрирующая водный электролиз NaCl

Таким образом, при водном электролизе хлорида натрия происходит образование газообразного водорода (H2) и газообразный хлор (Cl2).


Автор: Диого Лопес Диас

Химия

Никелированные предметы с помощью электролиза
Применение электролиза

Применения электролиза, гальваники, никелирования, хромирования, никеля, хрома, катода, натрия, алюминия, хлора, каустическая сода, газообразный водород, магматический электролиз, водный электролиз, щелочные металлы, щелочноземельные металлы, газ хлор.

Что такое угол?

Что такое угол?

О угол это мера разрыва между двумя прямые сегменты. Таким образом, каждому отверстию между двумя...

read more
Что такое плазма?

Что такое плазма?

О плазма известен как четвертое физическое состояниематерии. Это ионизированный газ, то есть газ,...

read more

Что такое отсталость?

О в разработке это термин, разработанный после окончания Второй мировой войны для обозначения стр...

read more