อิเล็กโทรไลซิสในน้ำ: มันคืออะไร, อย่างไร, การออกกำลังกาย

THE อิเล็กโทรลิซิสในน้ำ คือ ปฏิกิริยารีดอกซ์ ไม่เกิดขึ้นเอง ที่เกิดขึ้นกับทางของ กระแสไฟฟ้า ผ่านสารละลาย ไอออน ละลายใน น้ำ. เพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าอิเล็กโทรไลซิสคืออะไร ติดตาม!

ดูด้วย: อิเล็กโทรไลซิสอัคนีคืออะไร?

อิเล็กโทรไลซิสคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร?

อิเล็กโทรลิซิส เป็นชื่อที่กำหนดให้กับปฏิกิริยารีดอกซ์เคมีที่เกิดขึ้นจากการผ่านของกระแสไฟฟ้า ปฏิกิริยานี้สามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี: a อิเล็กโทรไลต์อัคนี และ อิเล็กโทรไลซิสในสารละลายอิออนที่เป็นน้ำ. สิ่งหลังที่เราสนใจในข้อความนี้

ในอิเล็กโทรไลซิสทั้งสองประเภทมีไอออน ความแตกต่าง คือชนิดแรก สารประกอบไอออนิกคือ หล่อ และไม่มีน้ำในกระบวนการ และในครั้งที่สอง ตามที่ชื่อกล่าว สารประกอบไอออนิกคือ ละลาย ในน้ำ.

อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการทางเคมีที่ใช้สำหรับ ได้รับของ องค์ประกอบทางเคมี (ชอบ โลหะ, ไฮโดรเจน, เบริลเลียม, คลอรีนท่ามกลางคนอื่น ๆ ) สำหรับ กระบวนการชุบกัลวาไนซ์เช่น การชุบโครเมียมและการชุบนิเกิล และสำหรับ การทำให้บริสุทธิ์ด้วยโลหะด้วยไฟฟ้า. หากคุณอยากรู้เกี่ยวกับหัวข้อนี้ โปรดอ่านข้อความของเรา: แนวคิดอิเล็กโทรลิซิส.

กระบวนการชุบโครงสร้างโลหะในอ่างสังกะสี

อิเล็กโทรลิซิสในน้ำ

ในอิเล็กโทรไลซิสในน้ำ เรามีสารประกอบไอออนิกที่ละลายในน้ำ และอันนี้โดย ความแตกแยกหรือไอออไนซ์ปล่อยไอออนออกมาในสารละลายเพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้ นอกจากไอออนที่ปล่อยออกมาจากสารประกอบไอออนิกแล้ว เราต้องคำนึงถึงไอออนจาก การทำให้เป็นน้ำอัตโนมัติ:

โฮ₂O → H⁺ + โอ้^-

เนื่องจากจำเป็นต้องมีกระแสไฟฟ้าสำหรับกระแสไฟฟ้าที่จะเกิดขึ้น เราจึงกล่าวได้ว่า มันคือ a กระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเอง ซึ่งเกิดขึ้นตรงกับ ตรงกันข้ามกับกระบวนการที่เห็นในกองซึ่งในทางกลับกันจะเปลี่ยนพลังงานเคมีที่ได้จากปฏิกิริยาไปเป็นการผลิตพลังงานไฟฟ้า

อิเล็กโทรไลซิสในน้ำเกิดขึ้นได้อย่างไร

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ในระหว่างการแยกอิเล็กโทรไลซิสในน้ำ เราต้องคำนึงถึง ไอออนที่ได้จากน้ำ และ ไอออนที่ได้จากสารประกอบที่ละลายน้ำ. ดูตัวอย่างการแยกตัวของโซเดียมคลอไรด์:

NaCl_{(ที่นี่)} → อิน⁺_{(ที่นี่)} + Cl^-_{(ที่นี่)}

ดังนั้น สารละลายจึงมีสองไพเพอร์ (H⁺ และต่อไป⁺) และแอนไอออนสองตัว (OH^- และ Cl^-). อย่างไรก็ตาม ประจุบวกและประจุลบเพียงตัวเดียวจะได้รับการลดการเกิดออกซิเดชันโดยการคายประจุไฟฟ้า เพื่อระบุว่าสิ่งใดในทั้งสองจะได้รับผลกระทบ เรามี คิวลำดับความสำคัญ, แสดงด้านล่าง, เรียงลำดับจากน้อยไปมาก:

- ไพเพอร์: โลหะของตระกูล 1,2 และ 13 < H⁺ < โลหะอื่นๆ

- แอนไอออน: ออกซิเจนและแอนไอออน F^- < OH^- < แอนไอออนที่ไม่มีออกซิเจน

ตัวอย่างเช่น อิเล็กโทรไลซิสในสารละลายน้ำของ เกลือแกง, เรามีว่า H ไอออน⁺ และ Cl^- จะประสบกับกระแสไฟฟ้า. ตอนนี้เราจะทำ วิเคราะห์ ของสิ่งที่เกิดขึ้นในแต่ละเสา:

• แคโทด และขั้วบวก

ที่ แคโทด, ขั้วลบของเซลล์อิเล็กโทรไลต์, the อิเล็กตรอนไปถึงอิเล็กโทรด และนี่คือที่ที่ไอออนบวกที่มีอยู่ในสารละลายย้ายไป ดังนั้นนี่คือจุดที่ปล่อยประจุบวก H เกิดขึ้น⁺ และการลดลงตามสมการต่อไปนี้

2 ชม⁺ + 2e → H_2(ก.)

ที่ขั้วบวก ขั้วบวกของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ไอออนบวกที่มีอยู่ในสารละลาย คายประจุและสูญเสียอิเล็กตรอน. เพราะมันมีลำดับความสำคัญของการดาวน์โหลดมากกว่าOH^-, Cl^- ย้ายไปยังแอโนดซึ่งผ่านการเกิดออกซิเดชันตามสมการต่อไปนี้:

2Cl^-_{(ที่นี่)} → 2e + Cl_2(ก.)

เราสามารถเขียนสมการทั่วไปของกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสได้ เพิ่มปฏิกิริยาของแต่ละขั้นตอน ของกระบวนการ: ความแตกแยก; การแตกตัวเป็นไอออนในน้ำ การลดไอออนบวก และการเกิดออกซิเดชันของประจุลบ

NaCl_{(ที่นี่)} → อิน⁺_{(ที่นี่)} + Cl^-_{(ที่นี่)}

โฮ₂O → H⁺ + โอ้^-

2 ชม⁺ + 2e → H_2(ก.)

2Cl^-_{(ที่นี่)} → 2e + Cl_2(ก.)

ปรับสมดุลสมการและกำจัดรายการที่ซ้ำกันในสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ เรามี:

2NaCl_{(ที่นี่)} + 2H₂โอ_{(ของเหลว)} → 2Na⁺_{(ที่นี่)} + 2OH^-_{(ที่นี่)} + โฮ_2(ก.) + Cl_2(ก.)

จากการวิเคราะห์สมการโลก เรายังคงมีไอออน Na อยู่ในสารละลาย⁺_{(ที่นี่)} และโอ้^-_{(ที่นี่)}, การขึ้นรูปโซดาไฟ (NaOH) หนึ่งในผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานอกเหนือจาก ก๊าซไฮโดรเจนเกิดที่แคโทดและ แก๊ส คลอรีนเกิดขึ้นที่ขั้วบวก

ดูด้วย:ลักษณะเชิงปริมาณของอิเล็กโทรไลซิส

แก้ไขแบบฝึกหัด

คำถาม 01 (UEG) การชุบกัลวาไนซ์เป็นกระบวนการที่ช่วยให้เคลือบโลหะกับชิ้นงานเฉพาะได้ แสดงด้านล่างเป็นเครื่องมือทดลอง ตั้งค่าให้เปิดใช้งานการชุบนิกเกิลของคีย์

ในกระบวนการเคลือบกุญแจด้วยนิกเกิล จะเกิดปฏิกิริยา X แทนด้วยปฏิกิริยาครึ่ง Y ในกรณีนี้ คู่ XY สามารถแสดงโดย:

ก) การลดลง Ni⁺ + 1e^– → นิ

b) การลดลง Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) ออกซิเดชัน Ni²⁺ + 2e^– → นิ

d) ออกซิเดชัน Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

จ) การลดลง Ni²⁺ + 2e^– → นิ

ความละเอียด: จดหมายอี". ไอออนที่มีอยู่ในสารละลายคือ: ไพเพอร์: Ni²⁺ และ H⁺; แอนไอออน: SO₄^2- และโอ้^-. สำหรับไพเพอร์ Ni²⁺ มันมีลำดับความสำคัญในการปลดปล่อยและดังนั้นจึงจะได้รับแคโทดลดลงตามสมการ: Ni²⁺ + 2e^– → นิ

คำถามที่ 02 (FMABC-SP) พิจารณาระบบต่อไปนี้ที่ใช้ในการทำให้ทองแดงบริสุทธิ์:

ในกระบวนการนี้:

ก) II หมายถึงแคโทดที่เกิดออกซิเดชัน

b) II แสดงถึงขั้วบวกที่เกิดการลดลงของ

c) ฉันเป็นตัวแทนของแคโทดที่เกิดออกซิเดชัน

d) ฉันเป็นตัวแทนของแคโทดที่เกิดการลดขนาด

จ) ฉันเป็นตัวแทนของขั้วบวกที่เกิดออกซิเดชัน

ความละเอียด: จดหมายอี". ในอิเล็กโทรไลซิส อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่าแอโนดและแอนไอออนจะสูญเสียอิเล็กตรอนและเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันตามสมการ: Cu⁰ → คู²⁺ +2อี

คำถามที่ 03 (Fatec-SP) ในการชุบโครเมียมวงแหวนเหล็ก นักเรียนได้ประกอบวงจรอิเล็กโทรไลต์ดังแสดงในรูปต่อไปนี้ โดยใช้แหล่งจ่ายกระแสตรง

ระหว่างการทำงานของวงจร พูดถูกว่าเกิดขึ้น

ก) การปล่อยก๊าซคลอรีนที่ขั้วบวกและโลหะโครเมียมที่สะสมบนแคโทด

b) การปล่อยก๊าซคลอรีนที่แคโทดและการสะสมของโลหะโครเมียมบนแอโนด

c) การปล่อยก๊าซออกซิเจนที่ขั้วบวกและการสะสมของโลหะแพลตตินั่มบนแคโทด

d) การปล่อยก๊าซไฮโดรเจนที่ขั้วบวกและการกัดกร่อนของทองคำขาวที่ขั้วลบ

จ) การปล่อยก๊าซไฮโดรเจนที่ขั้วลบและการกัดกร่อนของเหล็กโลหะที่ขั้วบวก

ความละเอียด: จดหมาย ก". ไอออนที่มีอยู่ในสารละลายคือ: ไพเพอร์: Cr³⁺ และ H⁺; แอนไอออน: Cl^- และโอ้^-. สำหรับไพเพอร์ Cr³⁺ มันมีลำดับความสำคัญในการปลดปล่อยและดังนั้นจึงจะได้รับการลดลงของแคโทดตามสมการ: Cr³⁺ + 3e^– → Cr(s)

สำหรับแอนไอออน Cl- มีลำดับความสำคัญในการปลดปล่อย ดังนั้น จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ขั้วบวก ตามสมการ: 2Cl^-_{(ที่นี่)} → 2e + Cl_2(ก.).

นั่นคือที่ขั้วบวก (ส่วนแพลตตินั่ม) เราจะมีการปล่อยก๊าซคลอรีนCl_2, และในแคโทด (วงแหวนเหล็ก) จะเกิดการสะสมของโลหะโครเมียม

โดย Victor Ferreira Ferr
ครูสอนเคมี

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