Su elektrolizi: nedir, örnek uygulamalar

Suyun elektrolizi, bu maddenin bir elektrik akımı ve bir elektrolit ilavesiyle bozunmasından oluşur. Bunun nasıl olduğunu daha iyi anlayalım mı?

sen de oku: elektroliz nedir?

Su elektrolizi nasıl gerçekleşir?

Su molekülleri, H iyonları üreterek kendi kendine iyonlaşma yeteneğine sahiptir.⁺ (veya H₃Ö⁺) ve o^-:

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

veya
2 saat₂O ↔ H₃Ö⁺ + OH^-

Ancak, su çok zayıf bir elektrolittir ve bu iyonlara sahip olmasına rağmen, iletemez elektrik akımı. Bu nedenle, elektrolizini, yani bir elektrik akımı vasıtasıyla ayrışmasını gerçekleştirmek için, bir elektrolit, bir tuz, bir baz veya bir asit olabilen iyonik bir çözünen eklemek gerekir.

Suyun elektrolizi, bir elektrik akımının geçişini içerir.

Seçici deşarj için öncelik sırası

Ancak metinde açıklandığı gibi sulu elektroliz, bu durumda, sadece sudan gelen iyonlara değil, aynı zamanda içinde çözünmüş olan maddenin iyonlarına da sahip olacağız. Elektrolizde elektrotta sadece bir katyon ve bir anyon boşaltılır, yani öncelik sırasına göre seçici deşarj.

Bu nedenle, boşaltılacak olan katot ve anotun çözünmüş maddenin değil, suyunki olması için bir

asit, iyonları elektrotlardan sudaki iyonlara göre daha kolay boşaltılan bir baz veya tuz. Bunu yapmak için aşağıda gösterilen öncelik sırasına bakmamız gerekiyor:

Sulu elektrolizde azalan iyon deşarjı kolaylığı

H'nin altında listelenen katyonların⁺ ondan daha az boşaltma kolaylığı var. Sağdaki tabloda, OH'nin altındaki anyonların^- boşaltma kolaylığı daha azdır. Bu nedenle, örneğin Na iyonlarını oluşturan bir tuz, bir baz veya bir asit seçebiliriz.⁺,K⁺,₃^-, SADECE₄^2- ve benzerleri, su ile aynı iyonları oluşturmanın yanı sıra, yani H⁺ ve oh^-. Bazı örnekler: sülfürik asit (H₂SADECE₄), sodyum hidroksit (NaOH) ve potasyum nitrat (KNO₃).

Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)

Suyun elektrolizinde meydana gelen reaksiyonlara örnek

Diyelim ki sülfürik asit ilavesiyle suyun elektrolizi gerçekleştiriliyor. Bu durumda, ortada aşağıdaki iyonların oluşumuna sahip olacağız:

• Asit ayrışması: 1 H₂SADECE₄ → 2 Saat⁺ + 1 SO₄^2-

• Suyun otoiyonizasyonu: H₂O → H⁺ + OH^- veya 2 saat₂O → H₃Ö⁺ + OH^-

Mevcut tek katyonun H olduğunu unutmayın.⁺, öyleyse azalmaya (kazanç kazancı) uğrayacak olan odur. elektronlar) negatif elektrot (katot) üzerinde ve hidrojen gazı üretecekÖ (H₂).

Şimdi, anyonlardan bahsetmişken, ortada işletim sistemi olan iki anyon var.₄^2- ve oh^-. Yukarıdaki tabloda gösterildiği gibi, işletim sistemi₄^2- daha reaktiftir ve boşalması daha az kolaydır. Böylece, OH^- pozitif elektrotta (anot) deşarj olacak, oksitlenecek (elektronları kaybedecek) ve gaz üretecektir. oksijen(Ö₂):

• Katot yarı reaksiyonu: 4 H₃Ö⁺ + 4 ve^- → H₂O+H₂

• Anot yarı reaksiyonu: 4 OH^- → 2 Saat₂O + 1 O₂ + 4 ve^-

Tüm bu süreci toplayarak, küresel denkleme ulaşırız:

• Su iyonizasyonu: 8 H₂O → 4 Saat₃Ö⁺ + 4OH^-

• Katot yarı reaksiyonu: 4 H₃Ö⁺ + 4 ve^- → 4 Saat₂O + 2 H₂

• Anot yarı reaksiyonu: 4 OH^- → 2 Saat₂O + 1 O₂ + 4 ve^-

• Küresel denklem: 2H₂O → 2 Saat₂ + 1 O₂

Su elektroliz illüstrasyon

Üretilen hidrojen hacminin oksijeninkinin iki katı olduğuna dikkat edin. Ancak pratikte bu kesin oran doğrulanmamıştır çünkü oksijen gazdan daha fazla çözünürdür. hidrojen.

Siz de okuyun: Elektroliz yoluyla alüminyum elde etmek

Su elektroliz uygulamaları

Hidrojenin yakıt olarak kullanılabilen bir gaz olduğu düşünüldüğünde, suyun elektrolizi çok önemli bir işlemdir. Gibi petrol türevi yakıtlar yenilenebilir değildir, hidrojen gazı önemli bir alternatif olabilir.

Ayrıca, su elektroliz işlemini kullanan benzin üretim yöntemleri zaten var. Bunun metinde nasıl yapıldığını görün Bilim adamları karbondioksiti benzine dönüştürebiliyor.

Jennifer Foğaça tarafından
Kimya hocası

Bu metne bir okulda veya akademik bir çalışmada atıfta bulunmak ister misiniz? Bak:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Suyun elektrolizi"; Brezilya Okulu. Uygun: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-agua.htm. 28 Haziran 2021'de erişildi.