Електроліз є фізико-хімічним процесом, який використовує електричну енергію з будь-якого джерела (наприклад, акумулятор або акумулятор), щоб змусити хімічну реакцію утворити прості або композитні речовини, яких неможливо знайти в природі або яких немає у великих кількостях.
Представлення збірки будь-якої системи електролізу
Під час електролізу катіон зазнає відновлення на катоді, а аніон - на аноді. Це відбувається через електричний розряд, який забезпечується зовнішнім джерелом. Таким чином, при електролізі ми маємо неспонтанну реакцію окислення та відновлення.
Тепер зрозумійте два шляхи, за якими відбувається електроліз:
При цьому типі електролізу ми використовуємо a іонна речовина в рідкому стані в електролітичному чані. Коли іонна речовина (XY) зазнає плавлення, вона зазнає процесу дисоціація, як показано нижче:
Потім, коли джерело живлення увімкнено, катіон (X+) рухається до катода, а аніони (Y-) рухатися до анода. Тим самим:
На катоді: катіони отримують електрони (вони зазнають відновлення) і перетворюються на стабільну речовину (X), процес представлений наступним рівнянням:
На аноді: аніони втрачають електрони (вони окислюються) і стають стабільною речовиною (X), процес представлений наступним рівнянням:
а) Приклад магматичного електролізу
Як приклад наведемо тепер магматичний електроліз хлористий натрій (NaCl). Коли хлорид натрію (NaCl) піддається плавленню, він проходить процес дисоціації, як показано нижче:
Потім, коли джерело живлення увімкнено, катіон (Na+) рухається до катода, а аніони (Cl-) рухатися до анода. Тим самим:
На катоді: катіони в+ вони отримують електрони (вони піддаються відновленню) і стають стабільною речовиною (Na, який є твердим металом), процес, представлений рівнянням нижче:
На аноді: аніони Cl- вони втрачають електрони (вони піддаються окисленню) і стають стійкою речовиною (Cl2, який є газоподібним), процес представлений рівнянням нижче:
Схема, що демонструє магматичний електроліз NaCl
Таким чином, при магматичному електролізі хлориду натрію ми утворюємо металевий натрій (Na) та газоподібний хлор (Cl2).
При цьому типі електролізу ми використовуємо іонну речовину, розчинену у воді, всередині електролітичного бака. Отже, перед проведенням електролізу ми спочатку змішуємо речовину (зазвичай це сіль неорганічний) у воді, щоб викликати її дисоціацію (виділення катіону та аніону), як показано нижче:
Відмінність по відношенню до магматичного електролізу полягає в тому, що, крім іонів від дисоціації, ми маємо також іони від самоіонізації води. При самоіонізації вода утворює катіон гідронію (H+) та гідроксид-аніон (OH-), як у рівнянні нижче:
Таким чином, всередині електролітичного чану ми маємо присутність двох катіонів (один із речовини іонний і один із води) і два аніони (один від іонної речовини, а інший від Води).
Щоб знати, який катіон переміститься до катода, а який аніон - до анода, необхідно знати порядок розряду катіонів і аніонів.
Для катіонів:
Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> гідроній> Родина IIIA> Родина IIA> Родина IA
для аніонів
Некиснені аніони та HSO4 > гідроксид> оксигеновані аніони та F
Потім, коли джерело живлення увімкнено, катіон (X+) рухається до катода, і один з аніонів (Y-) рухається до анода.
На катоді: катіони отримують електрони (вони зазнають відновлення) і перетворюються на стабільну речовину (X), процес, представлений рівнянням нижче:
На аноді: аніони втрачають електрони (вони окислюються) і перетворюються на стабільну речовину (Y), процес, представлений рівнянням нижче:
а) Приклад водного електролізу
Як приклад будемо використовувати водний електроліз хлориду натрію (NaCl). Коли хлорид натрію (NaCl) розчиняється у воді, він проходить процес дисоціації, як показано нижче:
Окрім дисоціації NaCl, ми маємо самоіонізацію води:
Отже, ми маємо катіони Н+ і далі+ і аніони ОН- і Cl-. Тоді, коли джерело живлення увімкнено, ми маємо таке:
на катоді: катіони Н+ отримують електрони (відновлюються) і стають стабільною речовиною (H2, який є газом). Це пов’язано з тим, що гідроній має пріоритет скиду над елементами сімейства IA (у цьому випадку Na). Процес представлений рівнянням нижче:
на аноді: аніони Cl- вони втрачають електрони (вони піддаються окисленню) і стають стійкою речовиною (Cl2, який є газоподібним). Це тому, що Cl- це неоксигенированний аніон і має пріоритет розряду над гідроксидом, процес представлений рівнянням нижче:
Схема, що демонструє водний електроліз NaCl
Таким чином, при водному електролізі хлориду натрію ми маємо утворення газоподібного водню (H2) та газоподібний хлор (Cl2).
Мені Діого Лопес Діас
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletrolise.htm