Електролиза воде: шта су, на пример, примене

Електролиза воде састоји се од разградње ове супстанце помоћу електричне струје и додавања електролита. Хајде да боље разумемо како се то догађа?

Прочитајте и ви: Шта је електролиза?

Како се дешава електролиза воде?

Молекули воде су способни за самојонизацију, генеришући Х јоне⁺ (или Х.₃О.⁺) и ох^-:

Х.₂О ↔ Х⁺ + ОХ^-

или
2 сата₂О ↔ Х₃О.⁺ + ОХ^-

Међутим, вода је врло слаб електролит и упркос томе што има ове јоне, не може да проводи електрична струја. Дакле, да би се извршила његова електролиза, односно њено разлагање помоћу електричне струје, потребно је додати електролит, јонску растворену супстанцу која може бити сол, база или киселина.

Електролиза воде укључује пролазак електричне струје.

Приоритетни налог за селективно испуштање

Међутим, како је објашњено у тексту Водена електролиза, у овом случају, нећемо имати само јоне који долазе из воде, већ и оне супстанце која је у њој растворена. У електролизи се на електроди празни само један катион и један анион, то јест а селективно испуштање по редоследу приоритета.

Дакле, да би катода и анода које се празне биле воде, а не растворене супстанце, потребно је одабрати киселина, база или сол чији се јони лакше испуштају из електрода од јона у води. Да бисмо то урадили, треба да се обратимо приоритетном реду приказаном доле:

Силазни редослед лакоће јонског пражњења у воденој електролизи

Имајте на уму да су катјони наведени испод Х.⁺ имају мање лакоће истовара од њега. У табели са десне стране видимо да су аниони испод ОХ^- имају мању лакоћу истовара. Стога можемо одабрати, на пример, сол, базу или киселину која формира јоне На.⁺, К⁺, НА₃^-, САМО₄^2- и тако даље, поред тога што такође формира исте јоне као и вода, то јест Х.⁺ и ох^-. Неки примери су: сумпорна киселина (Х₂САМО₄), натријум хидроксид (НаОХ) и калијум нитрат (КНО₃).

Пример са реакцијама које су се догодиле у електролизи воде

Рецимо да се врши електролиза воде са додатком сумпорне киселине. У овом случају, у средини ћемо имати формирање следећих јона:

• Дисоцијација киселине: 1 Х.₂САМО₄ → 2 Х.⁺ + 1 СО₄^2-

• Аутојонизација воде: Х.₂О → Х.⁺ + ОХ^- или 2 сата₂О → Х.₃О.⁺ + ОХ^-

Имајте на уму да је једини постојећи катион Х.⁺, па ће управо он претрпети смањење (добитак од електрони) на негативној електроди (катоди) и произвешће гас водоникО. (Х.₂).

Када говоримо о анионима, у средини су два аниона, који су ОС₄^2- и ох^-. Као што показује горња табела, ОС₄^2- реактивнији је и мање га је лако испразнити. Дакле, ОХ^- празниће се, оксидирајући (губећи електроне) у позитивној електроди (аноди) и производиће гас кисеоник(О.₂):

• Полуреакција катоде: 4 Х₃О.⁺ + 4 и^- → Х.₂О + Х₂

• Полуреакција аноде: 4 ОХ^- → 2 Х.₂О + 1 О.₂ + 4 и^-

Сабирањем читавог овог процеса, долазимо до глобалне једначине:

• Јонизација воде: 8 Х.₂О → 4 Х.₃О.⁺ + 4 ОХ^-

• Полуреакција катоде: 4 Х₃О.⁺ + 4 и^- → 4 Х.₂О + 2 Х.₂

• Полуреакција аноде: 4 ОХ^- → 2 Х.₂О + 1 О.₂ + 4 и^-

• Глобална једначина: 2Х₂О → 2 Х.₂ + 1 О.₂

Илустрација електролизе воде

Имајте на уму да је количина произведеног водоника двоструко већа од количине кисеоника. Међутим, у пракси овај строги однос није верификован јер је кисеоник растворљивији од гаса водоник.

Прочитајте такође: Добијање алуминијума електролизом

Примене водене електролизе

Електролиза воде је веома важан процес, с обзиром на то да је водоник гас који се може користити као гориво. Као горива добијена нафтом нису обновљиви, гас водоник би могао постати важна алтернатива.

Поред тога, већ постоје методе производње бензина које користе поступак електролизе воде. Погледајте како се то ради у тексту Научници су у стању да трансформишу угљен-диоксид у бензин.

Јеннифер Фогаца
Наставник хемије

Извор: Бразил Сцхоол - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm