Elektroliza vode: kaj je na primer uporaba

Elektroliza vode je sestavljena iz razgradnje te snovi s pomočjo električnega toka in dodajanja elektrolita. Naj bolje razumemo, kako se to zgodi?

Preberite tudi vi: Kaj je elektroliza?

Kako se zgodi elektroliza vode?

Molekule vode so sposobne samoionizacije in tvorijo ione H⁺ (ali H₃O⁺) in oh^-:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

ali
2 uri₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-

Vendar voda je zelo šibek elektrolit in kljub temu, da ima te ione, ne more voditi električni tok. Tako je za njegovo elektrolizo, to je razgradnjo s pomočjo električnega toka, treba dodati elektrolit, ionsko raztopljeno snov, ki je lahko sol, baza ali kislina.

Elektroliza vode vključuje prehod električnega toka.

Prednostno naročilo za selektivno praznjenje

Vendar, kot je razloženo v besedilu Vodna elektroliza, v tem primeru ne bomo imeli samo ionov, ki prihajajo iz vode, ampak tudi tiste snovi, ki so bile v njej raztopljene. Pri elektrolizi se na elektrodi izprazni le en kation in en anion, to je a selektivni izpust po prednostnem vrstnem redu.

Da bi bili katoda in anoda, ki se bosta izpustili, enaki vodi in ne raztopljeni snovi, je treba izbrati

kislina, baza ali sol, katerih ioni se lažje izpraznijo iz elektrod kot ioni v vodi. Za to se moramo obrniti na spodaj prikazano prednostno vrsto:

Padajoči vrstni red sproščanja ionov pri vodni elektrolizi

Upoštevajte, da so kationi, navedeni pod H⁺ lažje razkladanje od njega. V tabeli na desni vidimo, da so anioni pod OH^- imajo manj enostavnosti razkladanja. Zato lahko izberemo na primer sol, bazo ali kislino, ki tvori Na ione.⁺, K⁺, PRI₃^-, SAMO₄^2- in tako naprej, poleg tega da tvorijo enake ione kot voda, to je H⁺ in oh^-. Nekaj ​​primerov je: žveplova kislina (H₂SAMO₄), natrijev hidroksid (NaOH) in kalijev nitrat (KNO₃).

Primer z reakcijami, ki so se zgodile pri elektrolizi vode

Recimo, da se elektroliza vode izvede z dodatkom žveplove kisline. V tem primeru bomo na sredini ustvarili naslednje ione:

• Disociacija kisline: 1 H₂SAMO₄ → 2 H⁺ + 1 SO₄^2-

• Avtoionizacija vode: H₂O → H⁺ + OH^- ali 2 uri₂O → H₃O⁺ + OH^-

Upoštevajte, da je edini obstoječi kation H.⁺, torej je tisti, ki bo utrpel zmanjšanje (dobiček v višini elektroni) na negativni elektrodi (katodi) in bo proizvedel plin vodikO (H₂).

Zdaj, ko govorimo o anionih, sta na sredini dva aniona, ki sta OS₄^2- in oh^-. Kot prikazuje zgornja tabela, OS₄^2- je bolj reaktiven in manj enostaven za praznjenje. Tako je OH^- se izprazni, oksidira (izgubi elektrone) v pozitivni elektrodi (anodi) in proizvede plin kisik(O₂):

• Polreakcija katode: 4 H₃O⁺ + 4 in^- → H₂O + H₂

• Anodna polovična reakcija: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 in^-

Če seštejemo celoten postopek, pridemo do globalne enačbe:

• Ionizacija vode: 8 H₂O → 4 H₃O⁺ + 4 OH^-

• Polreakcija katode: 4 H₃O⁺ + 4 in^- → 4 H₂O + 2H₂

• Anodna polovična reakcija: 4 OH^- → 2 H₂O + 1 O₂ + 4 in^-

• Globalna enačba: 2H₂O → 2 H₂ + 1 O₂

Ilustracija elektrolize vode

Upoštevajte, da je količina proizvedenega vodika dvakrat večja od količine kisika. Vendar v praksi to strogo razmerje ni preverjeno, ker je kisik bolj topen kot plin vodik.

Preberite tudi: Pridobivanje aluminija z elektrolizo

Uporaba vodne elektrolize

Elektroliza vode je zelo pomemben postopek, saj je vodik plin, ki ga lahko uporabimo kot gorivo. Kot naftna goriva niso obnovljivi, lahko vodikov plin postane pomembna alternativa.

Poleg tega že obstajajo metode proizvodnje bencina, ki uporabljajo postopek elektrolize vode. Kako je to storjeno, si oglejte v besedilu Znanstveniki lahko ogljikov dioksid spremenijo v bencin.

Avtorica Jennifer Fogaça
Učitelj kemije

Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm