Kaj je magmatska elektroliza?

magmatska elektroliza je kemični pojav, pri katerem a ionska spojina katera koli (na primer sol ali baza) po postopku fuzije (prehod iz trdnega stanja v stanje tekočina), je izpostavljen zunanjemu električnemu toku, ki vodi do tvorbe dveh novih snovi kemična.

Ko je sol v postopku fuzije, je v tako imenovanem disocijacija ionski, v katerem sprosti kation in anion, kot je prikazano v spodnji enačbi:

XY_(s) → X⁺₍₁₎ + Y^-₍₁₎

Po fuziji, ko gre električni tok skozi ta medij, se sproščeni ioni izpraznijo, kot je opisano spodaj.

• anion podvrže se oksidaciji, izgubi elektrone in tvori preprosto snov, kot je predstavljena v spodnji enačbi:

Y.^-₍₁₎ → Y₂ + 2 in

V tem procesu se sprosti 2 mola elektronov, ker sta potrebna 2 mola aniona Y^- da tvori molekulski Y (običajno z atomskostjo 2, Y₂). Tako lahko svojo enačbo zapišemo na naslednji način:

2 Y^-₍₁₎ → Y₂ + 2 in

• kation podvrže redukciji, pridobi elektrone in tvori preprosto (kovinsko) snov v skladu s spodnjo enačbo:

X⁺₍₁₎ + in → X_(s)

Ker mora biti število elektronov v oksidaciji enako številu elektronov v redukciji, moramo zgornjo enačbo pomnožiti z 2, kar ima za posledico:

2 X⁺₍₁₎ + 2 in → 2 X_(s)

Globalna enačba, ki predstavlja magmatska elektroliza je zgrajena iz vsote fuzijskih enačb, oksidacija in redukcija, pri čemer se izločijo vsi elementi, ki se ponovijo v reaktantu ene enačbe in v produktu druge.

Fuzija: 2 XY_(s) → 2X⁺₍₁₎ + 2Y^-₍₁₎

Fuzijsko enačbo smo pomnožili z 2, da je bila enaka količini ionov glede na enačbe oksidacije in redukcije.

Fuzija: 2 XY_(s) → 2X⁺₍₁₎ + 2Y^-₍₁₎

Oksidacija: 2 Y^-₍₁₎ → Y₂ + 2 in

Zmanjšanje: 2 X⁺₍₁₎ + 2 in → 2 X_(s)

Global elektrolize: 2 XY_(s) → Y₂ + 2 X_(s)

Glejte korak za korakom magmatska elektroliza z nekaj primeri:

1. primer: magmatska elektroliza natrijevega klorida (NaCl)

1. korak: Taljenje natrijevega klorida s segrevanjem soli.

NaCl_(s) → V⁺₍₁₎ + Kl^-₍₁₎

2. stopnja: Oksidacija kloridnega kationa (Cl^-).

Kl^-₍₁₎ → Kl_{2 (g)} + 2 in

Upoštevajte, da se sprosti 2 mola elektronov, ker sta za tvorbo molekularnega klora potrebna 2 mola kloridnega aniona₂). V tem smislu lahko enačbo zapišemo:

2 Kl^-₍₁₎ → Kl_{2 (g)} + 2 in

3. stopnja: Zmanjšanje natrijevega kationa (Na⁺).

Ob⁺₍₁₎ + in → In_(s)

Ker mora biti število elektronov v oksidaciji enako številu elektronov v redukciji, moramo zgornjo enačbo pomnožiti z 2, kar ima za posledico:

2 v⁺₍₁₎ + 2 in → 2 In_(s)

4. stopnja: Napiši fuzijsko enačbo.

Ker se je število kationov in anionov spremenilo, moramo enačbo, dobljeno v 1. koraku, pomnožiti z 2.

2 NaCl_(s) → 2 In⁺₍₁₎ + 2 Kl^-₍₁₎

5. stopnja: Sestavljanje globalne enačbe magmatska elektroliza.

2 NaCl_(s) → 2 In⁺₍₁₎ + 2 Kl^-₍₁₎

2 Kl^-₍₁₎ → Kl_{2 (g)} + 2 in

2 v⁺₍₁₎ + 2 in → 2 In_(s)

Če želite sestaviti to globalno enačbo, preprosto odstranite element, ki se pojavi v reagentu enega koraka in produkt drugega koraka, kot je primer Na⁺, Cl^- in elektroni. Torej, globalna enačba bo:

2 NaCl_(s) → Kl_{2 (g)} + 2 v_(s)

2. primer: Magmatska elektroliza aluminijevega bromida (AlBr₃)

1. korak: Fuzija natrijevega klorida pri segrevanju soli.

AlBr_{3 (s)} → Al⁺³₍₁₎ + 3Br^-₍₁₎

Kot v formuli soli obstajajo trije atomi broma (Br), zato se sprostijo 3 moli bromidnega aniona (Br)^-).

2. stopnja: Oksidacija bromidnega kationa (Br^-).

3Br^-₍₁₎ → br_{2 (1)} + 3 in

V tem procesu se sprosti 2 mola elektronov, ker sta za tvorbo molekularnega broma potrebna 2 mola bromidnega aniona₂). Torej, da izenačimo število molov broma, moramo uporabiti koeficient 3/2 za spojino Br₂:

3Br^-₍₁₎ → 3/2 br_{2 (1)} + 3 in

3. stopnja: Zmanjšanje aluminijevega kationa (Al⁺³).

Al⁺³₍₁₎ + 3 in → Al_(s)

Ker mora biti število elektronov v oksidaciji enako številu elektronov v redukciji, moramo zgornjo enačbo pomnožiti z 2, kar ima za posledico:

2 Al⁺³₍₁₎ + 6 in → 2 Al_(s)

4. stopnja: Popravek bromidne enačbe.

Tako kot v aluminijasti enačbi se uporablja šest elektronov, tako mora biti tudi v bromidni enačbi šest elektronov. Če želite to narediti, moramo enačbo pomnožiti z 2, kar ima za posledico:

6 br^-₍₁₎ → 3 br_{2 (1)} + 6 in

5. stopnja: Sestavljanje enačbe globalne magmatske elektrolize.

2 AlBr_{3 (s)} → 2 Al⁺³₍₁₎ + 6 br^-₍₁₎

6 br^-₍₁₎ → 3 br_{2 (1)} + 6 in

2 Al⁺³₍₁₎ + 6 in → 2 Al_(s)

Če želite sestaviti to globalno enačbo, preprosto odstranite element, ki se pojavi v reagentu enega koraka in produkt drugega koraka, kot v primeru Al⁺³, br^- in elektroni. Torej, globalna enačba bo:

2 AlBr_{3 (s)} → 3Br_{2 (1)} + 2 Al_(s)

Jaz, Diogo Lopes Dias

Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise-ignea.htm