อิเล็กโทรไลซิสคืออะไร?

อิเล็กโทรไลซิสเป็น ปฏิกิริยาเคมีที่ไม่เกิดขึ้นเอง ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์ซึ่งเกิดจากกระแสไฟฟ้า

สำหรับกระแสไฟฟ้าที่จะเกิดขึ้น กระแสไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องจะต้องต่อเนื่องและมีแรงดันไฟฟ้าเพียงพอ

สำหรับไอออนที่เกี่ยวข้องเพื่อให้มีอิสระในการเคลื่อนไหว อิเล็กโทรไลซิสสามารถเกิดขึ้นได้โดยการหลอมรวม (อิเล็กโทรไลซิส) หรือโดยการละลาย (อิเล็กโทรไลซิสในสารละลาย)

การประยุกต์ใช้อิเล็กโทรลิซิส

วัสดุและสารประกอบทางเคมีหลายชนิดผลิตจากกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส เช่น

• อลูมิเนียมและ ทองแดง
• ไฮโดรเจน และ คลอรีน ในกระบอกสูบ
• เครื่องประดับเครื่องแต่งกาย (กระบวนการชุบสังกะสี)
• หม้อความดัน
• ล้อแม็กนีเซียม (ฝาครอบดุมล้อรถ)

กฎของอิเล็กโทรไลซิส

กฎของกระแสไฟฟ้าได้รับการพัฒนาโดยนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ Michael de Faraday (1791-1867) กฎหมายทั้งสองฉบับควบคุมด้านปริมาณของอิเล็กโทรไลซิส

เธ กฎข้อที่หนึ่งของอิเล็กโทรไลซิส มีข้อความดังต่อไปนี้

“มวลของธาตุที่สะสมระหว่างกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านเซลล์อิเล็กโทรไลต์”.

ถาม = ผม t

ที่ไหน

คิว: ค่าไฟฟ้า (C)
ผม: ความเข้มของกระแสไฟฟ้า (A)
t: ช่วงเวลาของการผ่านของกระแสไฟฟ้า (s)

เธ กฎข้อที่สองของอิเล็กโทรลิซิส มีข้อความดังต่อไปนี้

“มวลของธาตุต่างๆ เมื่อสะสมระหว่างอิเล็กโทรไลซิสด้วยปริมาณไฟฟ้าเท่ากัน จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับสารเทียบเท่าเคมี”.

ม = เค และ

ที่ไหน

เอ็ม: มวลสาร
K: ค่าคงที่สัดส่วน
และ: กรัม เทียบเท่าสาร

เรียนรู้เพิ่มเติมในบทความ: ค่าคงที่ของฟาราเดย์.

การจำแนกประเภท

กระบวนการอิเล็กโทรลิซิสสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านการหลอมหรือการละลาย:

อิเล็กโทรไลต์อัคนี

อิเล็กโทรไลต์อัคนีคือสิ่งที่ถูกแปรรูปจากอิเล็กโทรไลต์หลอมเหลว นั่นคือ โดยกระบวนการของ ฟิวชั่น.

ตัวอย่างเช่น ลองใช้ NaCl (โซเดียมคลอไรด์) เมื่อเราให้ความร้อนแก่สารถึง 808 °C มันจะหลอมรวมและเกิดไอออน (Na⁺ และ Cl^-) ตอนนี้มีอิสระในการเคลื่อนไหวมากขึ้นในสถานะของเหลว

เมื่อ กระแสไฟฟ้า ผ่านเข้าสู่เซลล์อิเล็กโทรไลต์ คือ Na cations⁺ พวกมันถูกดึงดูดด้วยขั้วลบที่เรียกว่าแคโทด แอนไอออนของCl .แล้ว^-ถูกดึงดูดด้วยขั้วบวกหรือขั้วบวก

ในกรณีของนา⁺ ปฏิกิริยาการลดลงเกิดขึ้นในขณะที่อยู่ในCl^-มีปฏิกิริยาของ ออกซิเดชัน.

แบบแผนของอิเล็กโทรไลต์ NaCl อัคนี

อิเล็กโทรไลซิสในน้ำ

ในอิเล็กโทรไลซิสในน้ำ ตัวทำละลายไอออไนซ์ที่ใช้คือน้ำ ในสารละลายที่เป็นน้ำ อิเล็กโทรไลซิสสามารถทำได้ด้วยอิเล็กโทรดแบบกลับหัวหรืออิเล็กโทรดแบบแอคทีฟ (หรือแบบรีแอกทีฟ)

อิเล็กโทรดเฉื่อย: น้ำในสารละลายจะแตกตัวเป็นไอออนตามสมการ:

โฮ₂โอ ↔ ฮ⁺ + โอ้^-

กับ ความแตกแยก ของ NaCl เรามี:

NaCl → นา⁺ + Cl^-

ดังนั้น H cations⁺ และต่อไป⁺ สามารถคายประจุที่ขั้วลบได้ ในขณะที่ OH anions^- และ Cl^- สามารถระบายที่ขั้วบวกได้

NaCl Aqueous Electrolysis Scheme

ในไอออนบวกจะมีปฏิกิริยารีดักชัน (การรีดักชันแบบแคโทด) ในขณะที่แอนไอออนจะมีปฏิกิริยาออกซิเดชัน

ดังนั้นเราจึงมีปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิส:

2 NaCl + 2 H₂O → 2 ใน⁺ + 2 OH^- + โฮ₂ + Cl₂

จากนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าโมเลกุลของ NaOH ยังคงอยู่ในสารละลาย ในขณะที่H₂ ถูกปล่อยออกมาที่ขั้วลบและCl₂, บนขั้วบวก

กระบวนการนี้จะส่งผลให้เกิดสมการที่เท่ากัน:

2 NaCl + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂

อิเล็กโทรดที่ใช้งานอยู่: ในกรณีนี้ อิเล็กโทรดแบบแอคทีฟจะมีส่วนร่วมในอิเล็กโทรลิซิส อย่างไรก็ตาม พวกมันถูกกัดกร่อน

ตัวอย่างเช่น เรามีอิเล็กโทรไลซิสในสารละลายที่เป็นน้ำของคอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO₄):
CUSO₄ → คู₂ + OS ^2-₄
โฮ₂O → H⁺ + โอ้^-

CuSO Aqueous Electrolysis Scheme₄

ในกรณีนี้ ขั้วบวกทองแดงจะกัดกร่อน:

ตูด⁰ → คู²⁺ + 2e^-

ทั้งนี้เพราะตามศักย์มาตรฐานของอิเล็กโทรด กระแสไฟฟ้ามีเวลาในการดึงอิเล็กตรอนออกจาก Cu ได้ง่ายขึ้น⁰ กว่า OS ^2-₄ หรือจากโอ้^-.

ดังนั้นที่ขั้วลบจะเกิดปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสต่อไปนี้:

2e^- + ลูกบาศ์ก²⁺ → คู

บนขั้วบวก เรามีปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิส:

Cu → Cu²⁺ +2e^-

สุดท้าย เมื่อเราบวกสมการอิเล็กโทรไลซิสสองสมการ ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นศูนย์

ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือไม่? อ่านบทความ:

• ไอออน ประจุบวก และประจุลบ
• ปฏิกริยาเคมี
• ปฏิกิริยาออกซิเดชัน

แบตเตอรี่และกระแสไฟฟ้า

อิเล็กโทรลิซิสขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ผกผันของแบตเตอรี่ ในอิเล็กโทรลิซิส กระบวนการนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เนื่องจากเกิดขึ้นในแบตเตอรี่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง อิเล็กโทรไลซิสแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี ในขณะที่เซลล์สร้างพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานเคมี

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ เคมีไฟฟ้า.

การออกกำลังกาย

1. (Ulbra-RS) โพแทสเซียมที่เป็นโลหะสามารถผลิตได้โดยอิเล็กโทรไลซิสของโพแทสเซียมคลอไรด์ จากข้อความนั้น ให้เลือกทางเลือกที่ถูกต้อง

ก) อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการลดออกซิเดชันและการลดที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า
ข) อิเล็กโทรไลซิสแบบอัคนีของโพแทสเซียมคลอไรด์เกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง
ค) โพแทสเซียมมีอยู่ในธรรมชาติในรูปรีดิวซ์ (K⁰).
d) ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของรังสีอัลตราไวโอเลต
จ) ในกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของโพแทสเซียมคลอไรด์เพื่อให้ได้โพแทสเซียมที่เป็นโลหะจะมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโพแทสเซียมไปยังคลอรีน

ดูคำตอบ

ทางเลือกของ

2. (UFRGS-RS) ในแคโทดของเซลล์อิเล็กโทรลิซิสมีอยู่เสมอ:

ก) การสะสมของโลหะ
b) ปฏิกิริยาลดลงครึ่งหนึ่ง
ค) การผลิตกระแสไฟฟ้า
d) การปล่อยก๊าซไฮโดรเจน
จ) การกัดกร่อนของสารเคมี

ดูคำตอบ

ทางเลือก b

3. (Unifor-CE) ข้อเสนอต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้า:

ผม. ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสเกิดขึ้นกับการใช้พลังงานไฟฟ้า
ครั้งที่สอง สารละลายน้ำตาลกลูโคสในน้ำไม่สามารถอิเล็กโทรไลต์ได้เนื่องจากไม่นำกระแสไฟฟ้า
สาม. ในอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายน้ำเกลือ ไอออนบวกของโลหะจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

เราสามารถพูดได้เพียงว่า:

ก) ฉันถูกต้อง
b) II ถูกต้อง
ค) III ถูกต้อง
d) I และ II ถูกต้อง
จ) II และ III ถูกต้อง

ดูคำตอบ

ทางเลือก

4. (FEI-SP) นักศึกษาวิชาเคมีสองคนทำการแยกสลายด้วยไฟฟ้า BaCl₂; น้ำครั้งแรกและครั้งที่สองคะนอง เกี่ยวกับผลลัพธ์เราสามารถพูดได้ว่าทั้งคู่ได้รับ:

อา₂ มันเป็น₂ ที่ขั้วบวก
ข) H₂ และบาที่แอโนด
ค) Cl₂ และ Ba บนอิเล็กโทรด
ง) H₂ ที่แคโทด
จ) Cl₂ ที่ขั้วบวก

ดูคำตอบ

ทางเลือกและ

5. (วูเนสป์) "สระไม่มีเคมี” เป็นโฆษณาเกี่ยวกับการบำบัดน้ำ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการบำบัดประกอบด้วยการเติมโซเดียมคลอไรด์ลงในน้ำแล้วผ่านสิ่งนี้ น้ำผ่านภาชนะที่มีขั้วไฟฟ้าทองแดงและทองคำขาวเชื่อมต่อกับตะกั่ว รถยนต์.

ก) จากข้อมูลนี้ ให้อภิปรายว่าข้อความโฆษณานั้นถูกต้องหรือไม่
b) พิจารณาอิเล็กโทรดเฉื่อย ให้เขียนสมการของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องซึ่งพิสูจน์คำตอบก่อนหน้า

ดูคำตอบ

ก) ข้อความโฆษณาไม่ถูกต้อง เนื่องจากจะมีการก่อตัวของผลิตภัณฑ์เคมี
ข) 2 NaCl + 2H₂O → 2 NaOH + H₂ + Cl₂ (ปฏิกิริยาที่ก่อตัวเป็นคลอรีนมีประโยชน์ในการบำบัดน้ำในสระ)
2 NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (ปฏิกิริยาที่สร้าง NaClO ซึ่งเป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียอย่างแรง)