Čo je to elektrolýza?

Elektrolýza je a spontánna chemická reakcia ktorá zahŕňa oxidačno-redukčnú reakciu, ktorá je spôsobená elektrickým prúdom.

Aby mohla elektrolýza prebiehať, musí byť zapojený elektrický prúd kontinuálny a musí mať dostatočné napätie.

Aby mohli mať ióny voľnosť v pohybe, ktorý vykonávajú, môže dôjsť k elektrolýze fúziou (magmatická elektrolýza) alebo rozpustením (elektrolýza v roztoku).

Aplikácie elektrolýzy

Z procesu elektrolýzy sa vyrába veľa materiálov a chemických zlúčenín, napríklad:

• hliník a meď
• vodík a chlór vo valci
• bižutéria (proces galvanizácie)
• tlakový hrniec
• magnéziové koleso (kryty kolies automobilu).

Zákony elektrolýzy

Zákony elektrolýzy vypracoval anglický fyzik a chemik Michael de Faraday (1791-1867). Oba zákony upravujú kvantitatívne aspekty elektrolýzy.

THE prvý zákon elektrolýzy má toto vyhlásenie:

“Hmotnosť prvku uloženého počas procesu elektrolýzy je priamo úmerná množstvu elektriny, ktorá prechádza elektrolytickým článkom”.

Q = i. t

Kde,

Q: elektrický náboj (C)
i: intenzita elektrického prúdu (A)
t: časový interval prechodu elektrického prúdu (prúdov)

THE druhý zákon elektrolýzy má toto vyhlásenie:

“Hmotnosti rôznych prvkov, keď sa pri elektrolýze ukladajú rovnakým množstvom elektriny, sú priamo úmerné ich chemickým ekvivalentom”.

M = K. A

Kde,

M: hmota látky
K: konštanta proporcionality
A: gramový ekvivalent látky

Viac sa dozviete v článku: Faradayova konštanta.

Klasifikácia

K procesu elektrolýzy môže dôjsť tavením alebo rozpustením:

Vyžarovacia elektrolýza

Vyžeravená elektrolýza je tá, ktorá sa spracováva z roztaveného elektrolytu, to znamená procesom Fúzia.

Ako príklad použijeme NaCl (chlorid sodný). Keď látku zahrejeme na 808 ° C, spojí sa s prítomnými iónmi (Na⁺ a Cl^-) majú teraz väčšiu slobodu pohybu v tekutom stave.

keď elektrický prúd prechádza do elektrolytického článku, katiónov Na⁺ priťahuje ich záporný pól, ktorý sa nazýva katóda. Už anióny Cl^-, sú priťahované kladným pólom alebo anódou.

V prípade Na⁺ nastáva redukčná reakcia, zatiaľ čo v Cl^-, existuje reakcia oxidácia.

Schéma elektrolýzy magmatického NaCl

Vodná elektrolýza

Pri vodnej elektrolýze sa ako ionizačné rozpúšťadlo používa voda. Vo vodnom roztoku sa môže elektrolýza uskutočňovať pomocou obrátených elektród alebo aktívnych (alebo reaktívnych) elektród.

Inertné elektródy: voda v roztoku ionizuje podľa rovnice:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

Vďaka disociácia NaCl máme:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Teda katióny H.⁺ a ďalej⁺ sa môžu vybiť na negatívnom póle, zatiaľ čo OH anióny^- a Cl^- sa môžu vybiť na kladnom póle.

Schéma vodnej elektrolýzy NaCl

V katiónoch prebieha redukčná reakcia (katódová redukcia), zatiaľ čo v aniónoch oxidačná reakcia (anodická oxidácia).

Takže máme elektrolýznu reakciu:

2 NaCl + 2 H₂O → 2 palce⁺ + 2 OH^- + H₂ + Cl₂

Z toho môžeme vyvodiť záver, že molekuly NaOH zostávajú v roztoku, zatiaľ čo H₂ sa uvoľňuje na zápornom póle a Cl₂, na kladnom póle.

Výsledkom tohto procesu bude ekvivalentná rovnica:

2 NaCl + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

Aktívne elektródy: v tomto prípade sa aktívne elektródy zúčastňujú elektrolýzy, sú však vystavené korózii.

Ako príklad môžeme uviesť elektrolýzu vodného roztoku síranu meďnatého (CuSO₄):
CUSO₄ → Cu₂ + OS ^2-₄
H₂O → H⁺ + OH^-

Schéma vodnej elektrolýzy CuSO₄

V tomto prípade bude medená anóda korodovať:

Ass⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

Je to preto, že podľa štandardných potenciálov elektród má elektrický prúd ľahší čas na odstránenie elektrónov z Cu⁰ ako OS ^2-₄ alebo z oh^-.

Preto na negatívnom póle dôjde k nasledujúcej elektrolýznej reakcii:

2e^- + Cu²⁺ → Cu

Na kladnom póle máme elektrolýznu reakciu:

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

Nakoniec, keď spočítame dve elektrolýzne rovnice, máme vo výsledku nulu.

Chcete sa dozvedieť viac o téme? Prečítajte si články:

• Ión, katión a anión
• Chemické reakcie
• oxidačno-redukčné reakcie

Batéria a elektrolýza

Elektrolýza je založená na inverznom jave ako jav batérie. Pri elektrolýze proces nie je spontánny, ako sa to deje v batériách. Inými slovami, elektrolýza premieňa elektrickú energiu na chemickú, zatiaľ čo bunka generuje elektrickú energiu z chemickej energie.

vedieť viac o Elektrochémia.

Cvičenia

1. (Ulbra-RS) Kovový draslík sa môže vyrábať magmatickou elektrolýzou chloridu draselného. Z tohto vyhlásenia začiarknite správnu alternatívu.

a) Elektrolýza je proces, ktorý zahŕňa oxidačno-redukčné a redukčné reakcie motivované elektrickým prúdom.
b) Igná elektrolýza chloridu draselného prebieha pri izbovej teplote.
c) Draslík sa v prírode nachádza v redukovanej forme (K.⁰).
d) Elektrolýzna reakcia je reakcia, ktorá prebieha pomocou ultrafialového žiarenia.
e) V procese elektrolýzy chloridu draselného na získanie kovového draslíka dochádza k prenosu elektrónov z draslíka na chlór.

Pozri odpoveď

Náhrada za

2. (UFRGS-RS) Na katóde elektrolýzneho článku je vždy:

a) Depozícia kovov.
b) Redukčná polovičná reakcia.
c) Výroba elektrického prúdu.
d) Uvoľňovanie plynného vodíka.
e) Chemická korózia.

Pozri odpoveď

Alternatíva b

3. (Unifor-CE) S elektrolýzou súvisia tieto návrhy:

I. Elektrolýzne reakcie prebiehajú pri spotrebe elektrickej energie.
II. Vodné roztoky glukózy nemožno elektrolyzovať, pretože nevedú elektrický prúd.
III. Pri elektrolýze soľných roztokov prechádzajú kovové katióny oxidáciou.

Môžeme povedať, že iba:

a) mám pravdu.
b) II je správne.
c) III je správne.
d) I a II sú správne.
e) II a III sú správne.

Pozri odpoveď

Alternatívne

4. (FEI-SP) Dvaja študenti chémie vykonali elektrolýzu BaCl₂; prvý vodnatý a druhý ohnivý. Pokiaľ ide o výsledok, môžeme povedať, že obaja získali:

a) H₂ to je₂ na anódach.
b) H₂ a Ba na anódach.
c) Cl₂ a Ba na elektródach.
d) H₂ na katódach.
e) Cl₂ na anódach.

Pozri odpoveď

Alternatívne a

5. (Vunesp) "Bazén bez chémie”Je reklama zahŕňajúca úpravu vody. Je však známe, že úprava spočíva v pridaní chloridu sodného do vody a jej prechode voda cez nádobu vybavenú medenými a platinovými elektródami pripojenými k olovu auto.

a) Na základe týchto informácií prediskutujte, či je reklamná správa správna
b) Ak vezmeme do úvahy inertné elektródy, napíšeme rovnice zúčastnených reakcií, ktoré odôvodňujú predchádzajúcu odpoveď.

Pozri odpoveď

a) Reklamná správa nie je správna, pretože bude dochádzať k tvorbe chemických produktov.
b) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (reakcia, ktorá vytvára chlór, užitočná pri úprave vody v bazéne)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (reakcia, ktorá vytvára NaClO, silný baktericíd)