რა არის ელექტროლიზი

ქიმიაში ელექტროლიზი არის ფენომენი, რომელშიც ელექტროენერგია გადის იონური ნაერთის წყალხსნარში, და იწყება იონების წარმართვა ნაერთის (დამუხტული ნაწილაკები) ა ორი ელექტროდიპოზიტიური (ანოდი, იზიდავს უარყოფითად დამუხტულ ანიონებს) და ნეგატივებს (კათოდური, იზიდავს დადებითად დამუხტულ კატიონებს). ამ ფენომენს მართავს ელექტროსტატიკური კანონი, რომელიც მიუთითებს იმაზე, რომ საპირისპირო მუხტები იზიდავს.

ელექტროლიტები

1883 წელს მაიკლ ფარადეი აღმოაჩინა, რომ გარკვეული ნივთიერებების წყალხსნარები ატარებენ ელექტროენერგიას, ხოლო სხვა ნივთიერებების ხსნარები არა.

იმის გასამოწმებლად, ახორციელებს თუ არა წყლის ხსნარი ელექტროენერგიას, ფარადეიმ შექმნა მარტივი აპარატი, რომელიც შედგება 110 ვოლტიანი პირდაპირი მიმდინარე წრე, ნათურაი ორი ლითონის ან გრაფიტის ელექტროდი უკავშირდება მიმდინარე წყაროსკენ.

თუ ელექტროდები წყალშია ჩაფლული, მიმდინარე დინების რაოდენობა იმდენად მცირეა, რომ ნათურა არ ანთდება; იგივე ითქმის, თუ ისინი ჩაყრიან შაქრის ხსნარში.

პირიქით, თუ ისინი ჩაფლული არიან ხსნარში ნატრიუმის ქლორიდი NaCl ან მარილმჟავას HCლ, ნათურა ანათებს, რაც ადასტურებს, რომ

დაშლა შესანიშნავი გამტარია. მეორეს მხრივ, ძმარმჟავას CH- ის გამოყენებით₃კონცენტრირებული COOH, ხსნარი ახდენს ცუდად მიმდინარეობას, მაგრამ როდესაც მჟავა განზავებულია წყლით H₂ან, მისი ელექტროგამტარობა იზრდება.

სხვადასხვა ხსნარის საშუალებით დენის გავლის დროს ელექტროდში მიიღება სხვადასხვა პროდუქტი.

ელექტროლიზის შესახებ სწავლის დროს ფარადეიმ გამოიტანა შემდეგი კანონები:

პირველი კანონი: ნივთიერების რაოდენობა, რომელსაც აქვს მისი ქიმიური გარდაქმნა ელექტროდში, პროპორციულია ელექტროენერგიის რაოდენობისა, რომელიც გადის ხსნარში.

მე -2 კანონი: თუ იმავე რაოდენობის ელექტროენერგია გადადის სხვადასხვა ხსნარებში, ნივთიერებების წონა სხვადასხვა ელექტროდებზე დაშლილი ან დეპონირებული ხსენებული ეკვივალენტური წონის პროპორციულია ნივთიერებები.

მაგალითის მოყვანა:

ივარაუდება, რომ თქვენ გაქვთ ხუთი განსხვავებული ელექტროლიტური უჯრედი. პირველი თან მარილმჟავას HCl, მეორე ერთად სპილენძის სულფატი CuSO₄, მესამე ერთად ანტიმონოზი ქლორიდი SbCl₃, მეოთხე თან სტანუსის ქლორიდი SnCl₂ და მეხუთე თან სტანიკ ქლორიდი SnCl₄.

იგივე მიმდინარეობა გადის ელექტროლიტური უჯრედების სერიაში, სანამ 1,008 გრამი წყალბადის გამოყოფა არ მოხდება (a წყალბადის ეკვივალენტური წონა) მარილმჟავას ხსნარი, ამავე დროს გამოყოფილი სხვა პროდუქტების წონა (გრამებში) Ისინი არიან:

ექვივალენტური წონა აქვს ღირებულება ელემენტის ატომური წონა იყოფა ელემენტის ვალენსიაში.

ნებისმიერი ნივთის ექვივალენტური წონის გასათავისუფლებლად გჭირდებათ 96500 კულონები. ელექტროენერგიის ამ რაოდენობას ეწოდება 1 ფარადეი.

ფარადეის განყოფილება

ამპერი განისაზღვრება, როგორც ერთიანი ნაკადი, რომელიც ანაწილებს 0,001118 გრამ ვერცხლს (Ag) ვერცხლის ნიტრატის ხსნარიდან (AgNO)₃) წამში. ვინაიდან ვერცხლის ატომური წონაა 107.88 გ / მოლი, შეფარდება 107.88 / 0.001118 აძლევს ამპერ-წამების ან კულონების რაოდენობა საჭიროა ელექტროენერგია ვერცხლის ქიმიური ექვივალენტის განთავსება. ეს რაოდენობაა 96494 კულონი (96500 მნიშვნელობა უფრო სავარაუდოა უფრო მარტივი გამოთვლებისთვის) და მას უწოდებენ 1 ფარადეის ელექტროენერგიას.

ელექტროდები

ფარადეიმ დარეკა დადებითი ელექტროდის ანოდი და უარყოფითი ელექტროდის კათოდური. მან ასევე შექმნა ტერმინები ანიონი და კატიონი, რომლებიც გამოიყენება ელექტროლიზის დროს ანოდსა და კათოდზე მოხვედრილ ნივთიერებებზე.

ამჟამად, ელექტროდების კიდევ ერთი განმარტებაა:

ანოდი: ელექტროდი, რომელშიც არის ელექტრონების დაკარგვა ან დაჟანგვა.

კათოდური: ელექტროდი, რომელშიც არის ელექტრონის მომატება ან შემცირება.

ელექტროლიტები და არაელექტროლიტები

ელექტრული დენის გატარება ხსნარებით დამაკმაყოფილებლად არ აიხსნება 1887 წლამდე, როდესაც სვანტე არენიუსმა გაამხილა თავისი თეორია. სანამ არენიუსის თეორიას შეაფასებდით და გავიგებდით, ჩვენ პირველად ჩამოვაყალიბეთ რამდენიმე ფაქტი, რომლებიც მეცნიერებისთვის ცნობილი იყო, როდესაც არენიუსმა ჩამოაყალიბა იგი:

არაელექტროლიტური გადაწყვეტილებები მათ აქვთ თვისებები, რომელთა გაანგარიშება შეიძლება რაულის კანონის გამოყენებით. ორთქლის წნევა და ამ ხსნარების დაფიქსირებული დუღილისა და გაყინვის წერტილები პრაქტიკულად იგივეა, რაც გამოანგარიშებული მნიშვნელობები.

რაულის კანონი განმარტავს, რომ ხსნადში ხსნადი ხსნადი ნივთიერებების ორთქლის წნევა დამოკიდებულია მის საკუთარ მოლ ფრაქციაზე, გამრავლებული მის ორთქლზე წნევაზე სუფთა მდგომარეობაში.

რაულის კანონი ვერ ხერხდება წყალში ელექტროლიტების ხსნარების გამოყენებისას. ორთქლის წნევის და დუღილისა და გაყინვის წერტილების ვარიაციები ყოველთვის მეტია ვიდრე ზემოთ ნახსენები კანონით და უფრო მეტიც, ისინი იზრდება გაზავების დროს.

ასეთი გადახრები წარმოდგენილია i მნიშვნელობით, რომელიც არის გაყინვის წერტილში დაფიქსირებული ვარიაციის თანაფარდობა გაყინვის წერტილში გამოთვლილ ვარიაციას შორის:

I მნიშვნელობა არის რაულტის კანონიდან გადახრის საზომი, ტოლი 1-ის, როდესაც არ არსებობს გადახრა.

ელექტროლიტების ელექტროგამტარობა

არენიუსმა გამოიკვლია წყლის ელექტროლიტური ხსნარების კონდუქტომეტრი, რათა გაერკვია, თუ როგორ იცვლებოდა გამტარობა ელექტროლიტის კონცენტრაციასთან შედარებით.

მან გაზომა მოლური გამტარობა (რაც არის გამტარობა, რომელიც შეესაბამება ერთი მოლი გახსნილი ელექტროლიტი; ეს არის კონკრეტული გამტარობა, რომელიც ეხებოდა ერთ მოლს და აღმოჩნდა, რომ იგი გაიზარდა განზავებით.

არენიუსმა შეადარა თავისი შედეგები რაულტის კანონის გადახრის ზომებს და იპოვნა მჭიდრო კავშირი მათსა და მოლულ კონდუქტომეტობას შორის. მის თეორიაში განმარტებულია ელექტროლიტების ქცევა:

”ელექტროლიტის მოლეკულები იშლება ელექტრონულად დამუხტულ ნაწილაკებად, რომელსაც უწოდებენ იონებს. დაშლა არასრულია და არსებობს წონასწორობა მოლეკულებსა და მათ იონებს შორის. იონები ატარებენ დინებას, როდესაც ისინი გადაადგილდებიან ხსნარის შიგნით.

რაულის კანონის გადახრები განპირობებულია ნაწილაკების რაოდენობის ზრდით, რაც მოლეკულების ნაწილობრივი დისოციაციის შედეგად ხდება.

ელექტროლიზის მაგალითები

ზოგიერთი გადაწყვეტილება, რომლებიც ელექტროლიტების მსგავსად იქცევიან, ანუ მათ აქვთ ელექტროლიზის უნარი:

ნატრიუმის ქლორიდი NaCl

მარილმჟავას HCl

ნატრიუმის სულფატი Na₂SW₄

გოგირდმჟავა H₂SW₄

ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH

ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH₄ოჰ

ნატრიუმის კარბონატი Na₂კომპანია₃

ნატრიუმის ბიკარბონატი NaHCO₃

აზოტის მჟავა HNO₃

ვერცხლის ნიტრატი AgNO₃

თუთიის სულფატი ZnSO₄