Elektrolýza vody: aké sú napríklad aplikácie

Elektrolýza vody spočíva v rozklade tejto látky pomocou elektrického prúdu a pridaní elektrolytu. Poďme lepšie pochopiť, ako sa to deje?

Čítajte tiež: Čo je to elektrolýza?

Ako prebieha elektrolýza vody?

Molekuly vody sú schopné samoionizácie a generovať H ióny⁺ (alebo H₃O⁺) a oh^-:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

alebo
2 hodiny₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-

Avšak voda je veľmi slabý elektrolyt a napriek tomu, že má tieto ióny, nemôže konať elektrický prúd. Na uskutočnenie jeho elektrolýzy, to znamená jeho rozkladu pomocou elektrického prúdu, je potrebné pridať elektrolyt, iónovú sol, ktorou môže byť soľ, zásada alebo kyselina.

Elektrolýza vody zahŕňa prechod elektrického prúdu.

Prednostné poradie pre selektívne vybíjanie

Ako je však vysvetlené v texte Vodná elektrolýza, v tomto prípade nebudeme mať iba ióny pochádzajúce z vody, ale aj tie z látky, ktorá sa v nej rozpustila. Pri elektrolýze sa z elektródy vylučuje iba jeden katión a jeden anión, to znamená, že je to selektívne vypúšťanie podľa poradia priorít.

Aby teda katóda a anóda, ktoré sa budú vypúšťať, boli vodou a nie katódou a rozpustenou látkou, je potrebné zvoliť

kyselina, báza alebo soľ, ktorej ióny sa z elektród vylučujú menej ľahko ako ióny vo vode. Aby sme to dosiahli, musíme si pozrieť prioritný front uvedený nižšie:

Zostupné poradie ľahkého iónového výboja vo vodnej elektrolýze

Upozorňujeme, že katióny uvedené pod písmenom H⁺ majú menšiu ľahkosť vykládky ako to. V tabuľke vpravo vidíme, že anióny pod OH^- majú menšiu ľahkosť vykládky. Preto si môžeme zvoliť napríklad soľ, bázu alebo kyselinu, ktoré tvoria ióny Na.⁺, K.⁺, NA₃^-, IBA₄^2- a tak ďalej, okrem toho, že tiež vytvára rovnaké ióny ako voda, to znamená H⁺ a oh^-. Niektoré príklady: kyselina sírová (H₂IBA₄), hydroxid sodný (NaOH) a dusičnan draselný (KNO₃).

Príklad s reakciami, ktoré sa vyskytli pri elektrolýze vody

Povedzme, že sa elektrolýza vody uskutočňuje s prídavkom kyseliny sírovej. V takom prípade budeme mať v strede tvorbu nasledujúcich iónov:

• Disociácia s kyselinou: 1 H₂IBA₄ → 2 H⁺ + 1 SO₄^2-

• Autoionizácia vody: H₂O → H⁺ + OH^- alebo 2 hodiny₂O → H₃O⁺ + OH^-

Jediným existujúcim katiónom je H.⁺, takže je to ten, kto utrpí redukciu (zisk z) elektróny) na zápornej elektróde (katóde) a bude produkovať plynný vodíkO (H₂).

Teraz, keď už hovoríme o aniónoch, v strede sú dva anióny, ktoré sú OS₄^2- a oh^-. Ako ukazuje vyššie uvedená tabuľka, OS₄^2- je reaktívnejší a menej ľahko sa vybíja. Teda OH^- sa vybije, oxiduje (stratí elektróny) v kladnej elektróde (anóde) a bude produkovať plyn kyslík(O₂):

• Polovičná reakcia katódy: 4 H₃O⁺ + 4 a^- → H₂O + H₂

• Anódová polovičná reakcia: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 a^-

Keď celý tento proces spočítame, dospejeme k globálnej rovnici:

• Ionizácia vody: 8 H₂O → 4 H₃O⁺ + 4 OH^-

• Polovičná reakcia katódy: 4 H₃O⁺ + 4 a^- → 4 H₂O + 2 H₂

• Anódová polovičná reakcia: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 a^-

• Globálna rovnica: 2H₂O → 2 H₂ + 1 O.₂

Ilustrácia elektrolýzy vody

Upozorňujeme, že objem vyrobeného vodíka je dvojnásobný ako objem kyslíka. V praxi sa však tento prísny pomer neoveruje, pretože kyslík je rozpustnejší ako plyn vodík.

Prečítajte si tiež: Získanie hliníka elektrolýzou

Aplikácie elektrolýzy vody

Elektrolýza vody je veľmi dôležitý proces, ak vezmeme do úvahy, že vodík je plyn, ktorý sa dá použiť ako palivo. Ako palivá pochádzajúce z ropy nie sú obnoviteľné, plynný vodík by sa mohol stať dôležitou alternatívou.

Okrem toho už existujú spôsoby výroby benzínu, ktoré využívajú proces elektrolýzy vody. Ako sa to deje, uvidíte v texte Vedci sú schopní transformovať oxid uhličitý na benzín.

Autor: Jennifer Fogaça
Učiteľ chémie

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm