Vad är elektrolys?

Elektrolys är en icke-spontan kemisk reaktion vilket innebär en oxidationsreduktionsreaktion, som orsakas av en elektrisk ström.

För att elektrolys ska kunna ske måste den aktuella elektriska strömmen vara kontinuerlig och ha tillräcklig spänning.

För att de inblandade jonerna ska ha frihet i rörelsen de utför kan elektrolys ske genom fusion (magmatad elektrolys) eller genom upplösning (elektrolys i lösning).

Elektrolysapplikationer

Många material och kemiska föreningar produceras från elektrolysprocessen, till exempel:

• aluminium och koppar
• väte och klor i cylinder
• kostymsmycken (galvaniseringsprocess)
• tryckkokare
• magnesiumhjul (bilkapslar).

Lagar om elektrolys

Elektrolyslagarna utvecklades av den engelska fysikern och kemisten Michael de Faraday (1791-1867). Båda lagarna styr de kvantitativa aspekterna av elektrolys.

DE första elektrolyslagen har följande uttalande:

“Massan av ett element, avsatt under elektrolysprocessen, är direkt proportionell mot mängden elektricitet som passerar genom den elektrolytiska cellen”.

Q = i. t

Var,

F: elektrisk laddning (C)
i: elektrisk strömintensitet (A)
t: tidsintervall för passage av elektrisk ström

DE andra elektrolyslagen har följande uttalande:

“Massorna av olika element, när de avsätts under elektrolys av samma mängd elektricitet, är direkt proportionella mot deras kemiska ekvivalenter”.

M = K. OCH

Var,

M: substansmassa
K: proportionalitetskonstant
OCH: gramekvivalent av ämnet

Läs mer i artikeln: Faraday är konstant.

Klassificering

Elektrolysprocessen kan ske genom smältning eller upplösning:

Nedsatt elektrolys

Igneös elektrolys är den som bearbetas från en smält elektrolyt, det vill säga genom processen av Fusion.

Som ett exempel, låt oss använda NaCl (Sodium Chloride). När vi värmer ämnet till 808 ° C smälter det och jonerna närvarande (Na⁺ och Cl^-) börjar ha större rörelsefrihet i flytande tillstånd.

när elektrisk ström passerar in i den elektrolytiska cellen, Na-katjonerna⁺ de lockas av den negativa polen, kallad katoden. Redan anjonerna från Cl^-, lockas av den positiva polen, eller anoden.

När det gäller Na⁺ en reduktionsreaktion inträffar, medan i Cl^-, det är en reaktion av oxidation.

Schema för Igneous NaCl-elektrolys

Vattenhaltig elektrolys

I vattenhaltig elektrolys är det joniserande lösningsmedlet vatten. I vattenlösning kan elektrolys utföras med inverterade elektroder eller aktiva (eller reaktiva) elektroder.

Inerta elektroder: vattnet i lösningen joniseras enligt ekvationen:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

Med dissociation av NaCl har vi:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Således H-katjoner⁺ och igen⁺ kan urladdas vid den negativa polen, medan OH-anjoner^- och Cl^- kan urladdas vid den positiva polen.

Vattenhaltigt NaCl-schema

I katjoner finns en reduktionsreaktion (katodisk reduktion), medan i anjoner, en oxidationsreaktion (anodisk oxidation).

Så vi har elektrolysreaktionen:

2 NaCl + 2H₂O → 2 In⁺ + 2 OH^- + H₂ + Cl₂

Från detta kan vi dra slutsatsen att NaOH-molekyler förblir i lösning, medan H₂ släpps vid den negativa polen och Cl₂, på den positiva polen.

Denna process kommer att resultera i motsvarande ekvation:

2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

Aktiva elektroder: i detta fall deltar de aktiva elektroderna i elektrolysen, men de utsätts för korrosion.

Som ett exempel har vi elektrolysen i vattenlösning av kopparsulfat (CuSO₄):
CUSO₄ → Cu₂ + OS ^2-₄
H₂O → H⁺ + OH^-

CuSO vattenhaltigt elektrolysschema₄

I detta fall korroderar kopparanoden:

Röv⁰ → Cu²⁺ + 2e^-

Detta beror på att, enligt standardpotentialerna hos elektroderna, har den elektriska strömmen lättare att ta bort elektronerna från Cu⁰ än operativsystemet ^2-₄ eller från oh^-.

Därför inträffar följande elektrolysreaktion vid den negativa polen:

2e^- + Cu²⁺ → Cu

På den positiva polen har vi elektrolysreaktionen:

Cu → Cu²⁺ + 2e^-

Slutligen, när vi lägger till de två elektrolysekvationerna, har vi noll som ett resultat.

Vill du veta mer om ämnet? Läs artiklarna:

• Jon, katjon och anjon
• Kemiska reaktioner
• oxidationsreduktionsreaktioner

Batteri och elektrolys

Elektrolys bygger på ett omvänt fenomen till batteriets. Vid elektrolys är processen inte spontan, eftersom det händer i batterier. Med andra ord omvandlar elektrolys elektrisk energi till kemisk energi, medan cellen genererar elektrisk energi från kemisk energi.

veta mer om Elektrokemi.

Övningar

1. (Ulbra-RS) Metalliskt kalium kan produceras genom magtlig elektrolys av kaliumklorid. Markera rätt alternativ från det uttalandet.

a) Elektrolys är en process som involverar oxidationsreduktions- och reduktionsreaktioner motiverade av elektrisk ström.
b) Icke-elektrolys av kaliumklorid sker vid rumstemperatur.
c) Kalium finns i naturen i reducerad form (K⁰).
d) Elektrolysreaktionen är en som sker med hjälp av ultraviolett strålning.
e) Vid elektrolys av kaliumklorid, för att erhålla metalliskt kalium, sker överföring av elektroner från kalium till klor.

Se Svar

Alternativ till

2. (UFRGS-RS) I katoden i en elektrolyscell finns alltid:

a) Metallavsättning.
b) En reduktionshalvreaktion.
c) Produktion av elektrisk ström.
d) Utsläpp av vätgas.
e) Kemisk korrosion.

Se Svar

Alternativ b

3. (Unifor-CE) Följande förslag är relaterade till elektrolys:

I. Elektrolysreaktioner inträffar med förbrukning av elektrisk energi.
II. Vattenhaltiga glukoslösningar kan inte elektrolyseras eftersom de inte leder en elektrisk ström.
III. Vid elektrolys av saltlösningar genomgår metalliska katjoner oxidation.

Vi kan bara säga att:

a) Jag har rätt.
b) II är korrekt.
c) III är korrekt.
d) I och II är korrekta.
e) II och III är korrekta.

Se Svar

Alternativ

4. (FEI-SP) Två kemistudenter utförde BaCl-elektrolys₂; den första vattniga och den andra eldig. När det gäller resultatet kan vi säga att båda erhållit:

ah₂ det är₂ vid anoderna.
b) H₂ och Ba vid anoderna.
c) Cl₂ och Ba på elektroderna.
d) H₂ vid katoderna.
e) Cl₂ vid anoderna.

Se Svar

Alternativ och

5. (Vunesp) "Pool utan kemi”Är en annons som involverar vattenbehandling. Det är emellertid känt att behandlingen består i att tillsätta natriumklorid till vattnet och passera detta vatten genom en behållare utrustad med koppar- och platinaelektroder anslutna till en ledning bil.

a) Basera på denna information, diskutera om annonsmeddelandet är korrekt
b) Med tanke på de inerta elektroderna, skriv ekvationerna för de inblandade reaktionerna som motiverar föregående svar.

Se Svar

a) Annonsmeddelandet är inte korrekt, eftersom det kommer att bildas kemiska produkter.
b) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (reaktion som bildar klor, användbar vid behandling av poolvatten)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (reaktion som bildar NaClO, en stark baktericid)