Магнетна електролиза натријум-хлорида. Електролиза соли

У тексту "Магматска електролиза”, Објашњено је да се овај процес јавља када се у растопљеној супстанци (у течном стању) прође електрична струја, без присуства воду и на овај начин катион прима електроне, а анион донира електроне, тако да оба имају електрични набој једнак нули и енергију нагомилани.

Да бисмо боље разумели како настаје магматска електролиза, размотримо један од најважнијих примера ове врсте процеса, електролизу натријум хлорида или кухињске соли (НаЦл).

Натријум-хлорид настаје у природи преносом електрона из натријума (На) у хлор (Цл), према реакцији доле:

2На (с) + 1Цл₂(г) → 2НаЦл (с)

Овај процес је спонтан, али инверзни процес ове реакције није спонтан, односно производња гасовитог хлора (Цл₂(г) - слика испод) и метални натријум (На (с)) се у природи не јавља. Ако желимо да се ово догоди, мораћемо да започнемо процес.

То се може постићи магнетском електролизом. Сол се загрева на температури изнад 800,4 ° Ц, што је њена тачка топљења; и на тај начин се стапа, прелазећи из чврсте у течност. У овом физичком стању, ваши На јони⁺ и Цл^- су слободни.

Затим се растопљена со ставља у контејнер, електролитску посуду, а две инертне електроде од платине или графита умачу се у натријум хлорид. Ове електроде су повезане са извором који генерише једносмерну електричну струју, попут батерије или ћелије.

Са проласком електричне струје дешава се следеће:

• Негативни пол батерије или ћелије напаја електроне једној од електрода, која постаје катода;
• Катода: прима електроне из ћелије и постаје негативни пол привлачећи катионе На⁺, јер се привлаче супротни набоји. Ови јони примају електроне са електроде (катоде) и долази до њиховог смањења, формирајући метални натријум:

Смањење:У⁺_(ℓ) + и^- → Ин_(с)

Метални натријум се таложи на врху електроде и шаље у резервоар.

• Анода: постаје позитивно наелектрисан привлачећи Цл анионе^- (отуда се назива анода). Ови јони губе своје електроне када дођу у контакт са анодом и, према томе, подвргавају се оксидацији, формирајући атоме хлора, који се одмах комбинују два по два дајући гас хлора:

Оксидација:2Цл^-_(ℓ) → 2 и^- + 1Цл₂(г)

Овај гас бубри око аноде и сакупља га стаклена цев прилагођена систему.

Дакле, укупна реакција која се јавља у овом случају дата је:

Катода: 2На⁺_(ℓ) + 2е^- → 2На_(с)
Анода: 2Цл^-_(ℓ) → 2 и^- + 1Цл₂(г) ____________
Глобална реакција: 2На⁺_(ℓ) + 2Цл^-_(ℓ) → 2На_(с) + 1Цл₂(г)

Још један важан аспект којег треба бити свестан, а који је истакнут на крају поменутог текста (Магматска електролиза), је да за електролизу ако ћелија или батерија која се користи за генерисање електричне струје мора имати ддп (потенцијалну разлику) једнаку или већу од потенцијалне разлике реакција.

Погледајмо ово у случају електролизе натријум хлорида коју разматрамо. Да би се сазнала разлика потенцијала ове реакције, довољно је смањити стандардни потенцијал смањења катоде за потенцијал аноде. Ово је објашњено у тексту. Потенцијална разлика батерије .

Кроз табелу стандардних редукционих потенцијала (Е.⁰црвена), знамо да:

У⁺_(ℓ) + и^- → Ин_(с) И⁰црвена = -2,71
2Цл^-_(ℓ) → 2 и^- + 1Цл₂(г) И⁰црвена = +1,36

Сада само смањите ове вредности да бисте знали потенцијалну разлику глобалне реакције:

НдИ⁰ = АНД⁰_{црвена (катода)}  - И⁰_{црвена (анода)}
НдИ⁰ = -2,71 – (+ 1,36)
НдИ⁰ = - 4,07 В

Према томе, то значи да ћелија или батерија која ће се користити морају имати напон једнак или већи од 4,07 В да би се извршила магматска електролиза натријум хлорида.

Негативна вредност само указује на то да је реч о не-спонтаном процесу.. У случају батерија, што је спонтани процес, вредност електромоторне силе (∆Е⁰) увек даје позитиван.

Јеннифер Фогаца
Дипломирао хемију

Извор: Бразил Сцхоол - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm