Magnetna elektroliza natrijevega klorida. Solna elektroliza

V besedilu "Magmatska elektroliza", Je bilo pojasnjeno, da se ta postopek zgodi, ko v staljeni snovi (v tekočem stanju) prehaja električni tok, ne da bi voda in na ta način kation sprejema elektrone, anion pa donira elektrone, tako da imata oba električni naboj enak nič in energijo nakopičene.

Da bi bolje razumeli, kako pride do magmatske elektrolize, si oglejmo enega najpomembnejših primerov te vrste postopka, elektrolizo natrijevega klorida ali kuhinjske soli (NaCl).

Natrijev klorid se v naravi tvori s prenosom elektrona iz natrija (Na) v klor (Cl), kot kaže spodnja reakcija:

2Na + 1Cl₂(g) → 2NaCl (s)

Ta postopek je spontan, vendar obratni postopek te reakcije ni spontan, to je proizvodnja plina klora (Cl₂(g) - slika spodaj) in kovinski natrij (Na (s)) se v naravi ne pojavlja. Če želimo, da se to zgodi, bomo morali začeti postopek.

To lahko naredimo z magmatsko elektrolizo. Sol segrejemo na temperaturo nad 800,4 ° C, kar je njeno tališče; in na ta način se združi in preide iz trdne v tekočo. V tem agregatnem stanju so vaši Na ioni⁺ in Cl^- so brezplačni.

Nato staljeno sol damo v posodo, elektrolitsko posodo in dve inertni elektrodi iz platine ali grafita potopimo v natrijev klorid. Te elektrode so povezane z virom, ki ustvarja enosmerni električni tok, kot je baterija ali celica.

S prehodom električnega toka se zgodi naslednje:

• Negativni pol baterije ali celice dovaja elektrone na eno od elektrod, ki postane katoda;
• Katoda: sprejema elektrone iz celice in postane negativni pol, ki privlači katione Na⁺, ker se privlačijo nasprotni naboji. Ti ioni sprejmejo elektrone iz elektrode (katode) in pride do njihovega zmanjšanja, ki tvori kovinski natrij:

Zmanjšanje:Ob⁺_(ℓ) + in^- → V_(s)

Kovinski natrij se naloži na vrh elektrode in pošlje v rezervoar.

Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)

• Anoda: postane pozitivno napolnjen in privablja Cl anione^- (zato se imenuje anoda). Ti ioni izgubijo svoje elektrone, ko pridejo v stik z anodo, zato so podvrženi oksidaciji in tvorijo atome klora, ki takoj združijo dva za dve in tvorijo klorov plin:

Oksidacija:2Cl^-_(ℓ) → 2 in^- + 1Cl₂(g)

Ta plin brbota okoli anode in ga zbira steklena cev, prilagojena sistemu.

Celotna reakcija, ki se pojavi v tem primeru, je podana z:

Katoda: 2Na⁺_(ℓ) + 2e^- → 2Na_(s)
Anoda: 2Cl^-_(ℓ) → 2 in^- + 1Cl₂(g) ____________
Globalna reakcija: 2Na⁺_(ℓ) + 2Cl^-_(ℓ) → 2Na_(s) + 1Cl₂(g)

Drug pomemben vidik, ki se ga je treba zavedati in je bil poudarjen na koncu omenjenega besedila (Magnetic Electrolysis), je, da je za elektrolizo če se celica ali baterija, ki se uporablja za ustvarjanje električnega toka, mora imeti ddp (potencialno razliko), ki je enaka ali večja od potencialne razlike reakcija.

Poglejmo si to v primeru elektrolize natrijevega klorida, ki jo razmišljamo. Da bi ugotovili potencialno razliko te reakcije, je dovolj, da zmanjšamo standardni redukcijski potencial katode za anodo. To je razloženo v besedilu. Potencialna razlika baterije .

Skozi tabelo standardnih potencialov zmanjšanja (E⁰rdeča), vemo, da:

Ob⁺_(ℓ) + in^- → V_(s) IN⁰rdeča = -2,71
2Cl^-_(ℓ) → 2 in^- + 1Cl₂(g) IN⁰rdeča = +1,36

Zdaj samo znižajte te vrednosti, da ugotovite potencialno razliko globalne reakcije:

Nd In⁰ = IN⁰_{rdeča (katoda)}  - IN⁰_{rdeča (anoda)}
Nd In⁰ = -2,71 – (+ 1,36)
Nd In⁰ = - 4,07 V

To pomeni, da mora imeti celica ali baterija, ki se bo uporabljala, napetost, enako ali večjo od 4,07 V, da lahko izvede magnetno elektrolizo natrijevega klorida.

Negativna vrednost samo nakazuje, da gre za nespontanski postopek.. V primeru baterij, ki je spontani postopek, se vrednost elektromotorne sile (∆E⁰) vedno daje pozitivno.

Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije

Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Magnetna elektroliza natrijevega klorida"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm. Dostopno 28. junija 2021.

e) Gre za spontani redoks proces.