อิเล็กโทรไลซิสของน้ำ: ตัวอย่างการใช้งานคืออะไร

อิเล็กโทรไลซิสของน้ำประกอบด้วยการสลายตัวของสารนี้โดยใช้กระแสไฟฟ้าและการเติมอิเล็กโทรไลต์ มาทำความเข้าใจกันดีกว่าว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

อ่านด้วยนะ: อิเล็กโทรไลซิสคืออะไร?

อิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกิดขึ้นได้อย่างไร?

โมเลกุลของน้ำสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้เอง ทำให้เกิด H ไอออน⁺ (หรือ H₃โอ⁺) และ oh^-:

โฮ₂โอ ↔ ฮ⁺ + โอ้^-

หรือ
2 ชั่วโมง₂โอ ↔ ฮ₃โอ⁺ + โอ้^-

อย่างไรก็ตาม น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอมาก และถึงแม้จะมีอิออนเหล่านี้ มันก็ไม่สามารถดำเนินการได้ กระแสไฟฟ้า. ดังนั้นเพื่อดำเนินการอิเล็กโทรไลซิส นั่นคือการสลายตัวด้วยกระแสไฟฟ้า จำเป็นต้องเติมอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นตัวละลายไอออนิกที่สามารถเป็นเกลือ เบส หรือกรดได้

อิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกี่ยวข้องกับการผ่านของกระแสไฟฟ้า

ลำดับความสำคัญสำหรับการคัดแยกออก

อย่างไรก็ตามตามที่อธิบายไว้ในข้อความ อิเล็กโทรลิซิสในน้ำในกรณีนี้ เราจะไม่เพียงแต่มีไอออนที่มาจากน้ำเท่านั้น แต่ยังมีไอออนของสารที่ละลายอยู่ในน้ำด้วย ในอิเล็กโทรลิซิส จะมีการปล่อยประจุบวกและประจุลบเพียงตัวเดียวที่ขั้วไฟฟ้า นั่นคือ that การเลือกปล่อยตามลำดับความสำคัญ.

ดังนั้น เพื่อให้แคโทดและแอโนดที่จะถูกปล่อยออกมาเป็นน้ำ ไม่ใช่ของสารที่ละลาย จำเป็นต้องเลือก

กรด, เบสหรือเกลือที่อิออนถูกปล่อยออกจากอิเล็กโทรดได้ง่ายกว่าอิออนในน้ำ ในการดำเนินการนี้ เราต้องพิจารณาคิวลำดับความสำคัญที่แสดงด้านล่าง:

ลำดับการปล่อยไอออนจากมากไปน้อยในอิเล็กโทรลิซิสที่เป็นน้ำ

โปรดทราบว่าไอออนบวกที่ระบุไว้ด้านล่างH⁺ มีความสะดวกในการขนถ่ายน้อยกว่า ในตารางทางด้านขวา เราจะเห็นว่าแอนไอออนด้านล่าง OH^- มีความสะดวกในการขนถ่ายน้อยลง ดังนั้นเราจึงสามารถเลือกได้ เช่น เกลือ เบส หรือกรดที่สร้างไอออน Na⁺,K⁺, ที่₃^-, เท่านั้น₄^2- เป็นต้น นอกจากจะสร้างไอออนแบบเดียวกับน้ำแล้ว H⁺ และโอ้^-. ตัวอย่างบางส่วนคือ: กรดซัลฟูริก (H₂เท่านั้น₄), โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และโพแทสเซียมไนเตรต (KNO₃).

ตัวอย่างกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ

สมมติว่าทำอิเล็กโทรไลซิสของน้ำด้วยการเติมกรดซัลฟิวริก ในกรณีนี้ เราจะมีการก่อตัวของไอออนต่อไปนี้อยู่ตรงกลาง:

• การแยกตัวของกรด: 1 H₂เท่านั้น₄ → 2 ชั่วโมง⁺ +1 SO₄^2-

• น้ำอัตโนมัติ: H₂O → H⁺ + โอ้^- หรือ 2 ชั่วโมง₂O → H₃โอ⁺ + โอ้^-

โปรดทราบว่าไอออนบวกที่มีอยู่เพียงอย่างเดียวคือ H.⁺จึงเป็นผู้ที่จะประสบความเสื่อม (ผลได้ อิเล็กตรอน) บนขั้วลบ (แคโทด) และจะผลิตก๊าซไฮโดรเจนโอ (โฮ₂).

ถ้าพูดถึงแอนไอออนแล้ว จะมีแอนไอออนอยู่ตรงกลาง 2 ตัว คือ OS₄^2- และโอ้^-. ตามตารางข้างต้น OS₄^2- มันมีปฏิกิริยามากกว่าและปล่อยง่ายน้อยกว่า ดังนั้น OH^- จะถูกปล่อยออกซิไดซ์ (สูญเสียอิเล็กตรอน) ในขั้วบวก (แอโนด) และจะผลิตก๊าซ ออกซิเจน(โอ₂):

• ปฏิกิริยาครึ่งแคโทด: 4 H₃โอ⁺ + 4 และ^- → ฮ₂O+H₂

• แอโนดครึ่งปฏิกิริยา: 4 OH^- → 2 ชั่วโมง₂O + 1 O₂ + 4 และ^-

เมื่อรวมกระบวนการทั้งหมดนี้ เราก็มาถึงสมการสากล:

• น้ำแตกตัวเป็นไอออน: 8 H₂O → 4 H₃โอ⁺ + 4 OH^-

• ปฏิกิริยาครึ่งแคโทด: 4 H₃โอ⁺ + 4 และ^- → 4 ชั่วโมง₂O + 2 H₂

• แอโนดครึ่งปฏิกิริยา: 4 OH^- → 2 ชั่วโมง₂O + 1 O₂ + 4 และ^-

• สมการโลก: 2H₂O → 2 H₂ +1 โอ₂

ภาพประกอบอิเล็กโทรไลซิส

โปรดทราบว่าปริมาตรของไฮโดรเจนที่ผลิตได้เป็นสองเท่าของออกซิเจน อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ อัตราส่วนที่เข้มงวดนี้ไม่ได้รับการยืนยันเพราะออกซิเจนละลายได้ดีกว่าแก๊ส ไฮโดรเจน.

อ่านด้วย: การรับอะลูมิเนียมผ่านอิเล็กโทรไลซิส

การประยุกต์ใช้อิเล็กโทรลิซิสในน้ำ

อิเล็กโทรลิซิสของน้ำเป็นกระบวนการที่สำคัญมาก โดยพิจารณาว่าไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ ชอบ เชื้อเพลิงที่ได้จากปิโตรเลียม ไม่สามารถหมุนเวียนได้ ก๊าซไฮโดรเจนอาจกลายเป็นทางเลือกที่สำคัญได้

นอกจากนี้ยังมีวิธีการผลิตน้ำมันเบนซินที่ใช้กระบวนการอิเล็กโทรลิซิสในน้ำอยู่แล้ว ดูวิธีทำได้ในข้อความ นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นน้ำมันเบนซินได้.

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
ครูสอนเคมี

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm