ในข้อความ "อิเล็กโทรไลต์อัคนี” อธิบายได้ว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านในสารหลอมเหลว (ในสถานะของเหลว) โดยปราศจากการมีอยู่ของ น้ำ และด้วยวิธีนี้ ไอออนบวกจะรับอิเล็กตรอน และประจุลบจะบริจาคอิเล็กตรอน เพื่อให้ทั้งสองมีประจุไฟฟ้าเท่ากับศูนย์และพลังงาน สะสม
เพื่อให้เข้าใจได้ดียิ่งขึ้นว่าอิเล็กโทรไลซิสเกิดขึ้นได้อย่างไร ลองพิจารณาตัวอย่างที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของกระบวนการประเภทนี้ นั่นคือ อิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมคลอไรด์หรือเกลือแกง (NaCl)
โซเดียมคลอไรด์เกิดขึ้นในธรรมชาติโดยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโซเดียม (Na) ไปยังคลอรีน (Cl) ตามปฏิกิริยาด้านล่าง:
2Na(s) + 1Cl2(g) → 2NaCl (s)
กระบวนการนี้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่กระบวนการผกผันของปฏิกิริยานี้ไม่เกิดขึ้นเอง นั่นคือการผลิตก๊าซคลอรีน (Cl2(g) – รูปด้านล่าง) และโลหะโซเดียม (Na (s)) ไม่เกิดขึ้นในธรรมชาติ หากเราต้องการให้สิ่งนี้เกิดขึ้น เราจะต้องเริ่มกระบวนการ
ซึ่งสามารถทำได้โดยอิเล็กโทรไลซิส เกลือถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 800.4°C ซึ่งเป็นจุดหลอมเหลว และด้วยวิธีนี้จะผสานผ่านจากของแข็งเป็นของเหลว ในสภาวะทางกายภาพนี้ ไอออน Na ของคุณ+ และ Cl- เป็นอิสระ
จากนั้นใส่เกลือหลอมเหลวลงในภาชนะ ภาชนะอิเล็กโทรไลต์ และอิเล็กโทรดแพลตตินัมเฉื่อยหรือกราไฟต์สองอันจุ่มลงในโซเดียมคลอไรด์ อิเล็กโทรดเหล่านี้เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดที่สร้างกระแสไฟฟ้าโดยตรง เช่น แบตเตอรี่หรือเซลล์
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะเกิดสิ่งต่อไปนี้
- ขั้วลบของแบตเตอรี่หรือเซลล์จ่ายอิเล็กตรอนให้กับอิเล็กโทรดตัวใดตัวหนึ่งซึ่งจะกลายเป็นแคโทด
- แคโทด: รับอิเล็กตรอนจากเซลล์และกลายเป็นขั้วลบ ดึงดูด Na cations+เพราะประจุตรงข้ามดึงดูด ไอออนเหล่านี้รับอิเล็กตรอนจากอิเล็กโทรด (แคโทด) และเกิดการลดลงทำให้เกิดโซเดียมโลหะ:
ลด:ที่+(ℓ) + และ- → อิน(ส)
โซเดียมที่เป็นโลหะจะสะสมอยู่ด้านบนของอิเล็กโทรดและส่งไปยังอ่างเก็บน้ำ
- ขั้วบวก: กลายเป็นประจุบวกดึงดูด Cl แอนไอออน- (จึงเรียกว่าแอโนด) ไอออนเหล่านี้สูญเสียอิเล็กตรอนเมื่อสัมผัสกับขั้วบวก ดังนั้น ไอออนเหล่านี้จึงเกิดออกซิเดชัน ก่อตัวเป็นอะตอมของคลอรีน ซึ่งจะรวมกันเป็นสองต่อสองทันทีเพื่อสร้างก๊าซคลอรีน:
ออกซิเดชัน:2Cl-(ℓ) → 2 และ- + 1Cl2(ช)
ก๊าซนี้จะเดือดปุด ๆ รอบ ๆ ขั้วบวกและถูกรวบรวมโดยหลอดแก้วที่ปรับให้เข้ากับระบบ
ดังนั้นปฏิกิริยาโดยรวมที่เกิดขึ้นในกรณีนี้จึงถูกกำหนดโดย:
แคโทด: 2Na+(ℓ) + 2e- → 2Na(ส)
แอโนด: 2Cl-(ℓ) → 2 และ- + 1Cl2(ช) _______________
ปฏิกิริยาทั่วโลก: 2Na+(ℓ) + 2Cl-(ℓ) → 2Na(ส) + 1Cl2(ช)
สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งที่ควรทราบซึ่งเน้นที่ส่วนท้ายของข้อความที่กล่าวถึง (Igneous Electrolysis) คือ สำหรับอิเล็กโทรไล เกิดขึ้น เซลล์หรือแบตเตอรี่ที่ใช้สร้างกระแสไฟฟ้าต้องมี ddp (ความต่างศักย์) เท่ากับหรือมากกว่าความต่างศักย์ของ ปฏิกิริยา.
ลองดูสิ่งนี้ในกรณีของโซเดียมคลอไรด์อิเล็กโทรไลซิสที่เรากำลังพิจารณา เพื่อหาความต่างศักย์ของปฏิกิริยานี้ ก็เพียงพอที่จะลดศักยภาพการลดมาตรฐานของแคโทดด้วยขั้วบวก สิ่งนี้อธิบายไว้ในข้อความ ความต่างศักย์ของแบตเตอรี่ .
ผ่านตารางศักยภาพการลดมาตรฐาน (E0สีแดง) เรารู้ว่า:
ที่+(ℓ) + และ- → อิน(ส) และ0สีแดง= -2.71
2Cl-(ℓ) → 2 และ- + 1Cl2(ช) AND0สีแดง= +1.36
ตอนนี้ เพียงลดค่าเหล่านี้เพื่อทราบความต่างศักย์ของปฏิกิริยาทั่วโลก:
∆และ0 = AND0สีแดง (แคโทด) - AND0สีแดง (ขั้วบวก)
∆และ0 = -2,71 – (+ 1,36)
∆และ0 = - 4.07 V
ดังนั้น นี่หมายความว่าเซลล์หรือแบตเตอรี่ที่จะใช้ต้องมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากับหรือมากกว่า 4.07V เพื่อดำเนินการอิเล็กโทรไลซิสแบบอิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมคลอไรด์
ค่าลบแสดงว่าเป็นกระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเองเท่านั้น. ในกรณีของแบตเตอรี่ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า (∆E .)0) ให้ค่าบวกเสมอ
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm
