Kaj je elektroliza

V kemiji, Elektroliza je pojav, pri katerem električni tok teče skozi vodno raztopino ionske spojine, in se začne usmerite ione (nabiti delci) spojine a dve elektrodi, pozitivno (Anoda, privlači negativno nabite anione) in negativne (Katoda, privlači pozitivno nabite katione). Ta pojav ureja zakon elektrostatike, ki kaže, da se nasprotni naboji privlačijo.

Elektroliti

Leta 1883 je Michael Faraday odkrili, da vodne raztopine nekaterih snovi prevajajo električni tok, medtem ko raztopine drugih snovi ne.

Da bi preizkusil, ali vodna raztopina prevaja električni tok, je Faraday zasnoval preprosto napravo, sestavljeno iz a 110-voltno enosmerno vezje, svetilko, Y dve povezani kovinski ali grafitni elektrodi do trenutnega vira.

Če so elektrode potopljene v vodo, je količina toka, ki teče, tako majhna, da žarnica ne sveti; enako velja, če so potopljeni v raztopino sladkorja.

Nasprotno, če so potopljeni v raztopino Natrijev klorid NaCl ali iz Klorovodikova kislina HCl, svetilka močno sveti, kar dokazuje, da

raztapljanje je odličen prevodnik. Po drugi strani pa uporaba ocetne kisline CH₃Koncentrirana COOH raztopina slabo prevaja tok, ko pa kislino razredčimo z vodo H₂Ali pa se njegova električna prevodnost poveča.

Med prehodom toka skozi različne raztopine se na elektrodah dobijo različni produkti.

Med študijem o elektrolizi je Faraday ugotovil naslednje zakone:

1. zakon: Količina snovi, ki se kemično preoblikuje v elektrodi, je sorazmerna s količino električne energije, ki prehaja skozi raztopino.

2. zakon: Če skozi različne raztopine prehaja enaka količina električne energije, se uteži snovi razpadajo ali nalagajo na različne elektrode, so sorazmerne z enakovrednimi utežmi omenjenih snovi.

Če navedemo primer:

Predpostavlja se, da imate pet različnih elektrolitskih celic. Prvi s Klorovodikova kislina HCl, drugi z Bakrov sulfat CuSO₄, tretji s Antimonious Chloride SbCl₃, četrti s Stannov klorid SnCl₂ in peti s Stannic klorid SnCl₄.

Isti tok prehaja skozi vrsto elektrolitskih celic, dokler se ne sprosti 1008 gramov vodika (a Ekvivalentna masa vodika) raztopine klorovodikove kisline, uteži (v gramih) drugih proizvodov, sproščenih hkrati To so:

The Enakovredna teža ima vrednost Atomska teža elementa, deljena z Valencio elementa.

Za sprostitev enakovredne teže katerega koli predmeta potrebujete 96500 kulonov. Ta količina električne energije se imenuje 1 Faraday.

Enota Faraday

Amper je opredeljen kot enakomeren tok, ki iz raztopine srebrovega nitrata (AgNO) odloži 0,001118 gramov srebra (Ag)₃) v sekundi. Ker je atomska teža srebra 107,88 g / mol, razmerje 107,88 / 0,001118 daje število amperskih sekund ali kulomov potrebna električna energija da se položi kemični ekvivalent srebra. Ta količina je 96494 kulomov (vrednost 96500 je dokaj približna za enostavnejše izračune) in se imenuje 1 Faraday of Electricity.

Elektrode

Poklical Faraday Anoda na pozitivno elektrodo in katoda na negativno elektrodo. Ustvaril je tudi izraza Anion in Kation, ki se uporabljata za snovi, ki se pojavljajo na anodi in na katodi med elektrolizo.

Trenutno je še ena opredelitev za elektrode:

Anoda: Elektroda, v kateri pride do izgube elektronov ali oksidacije.

Katoda: Elektroda, v kateri pride do povečanja ali zmanjšanja elektrona.

Elektroliti in ne-elektroliti

Prevajanje električnega toka skozi raztopine ni bilo zadovoljivo razloženo šele leta 1887, ko je Svante Arrhenius predstavil svojo teorijo. Preden smo Arreniusovo teorijo cenili in razumeli, smo najprej predstavili nekaj dejstev, ki so bila znana znanosti, ko jo je Arrhenius oblikoval:

The Neelektrolitne raztopine imajo lastnosti, ki jih je mogoče izračunati z uporabo Raoultovega zakona. Parni tlak in opazovane točke vrelišča in ledišča teh raztopin so praktično enake izračunanim vrednostim.

The Raoultov zakon pojasnjuje, da je parni tlak vsake topljene snovi v raztopini odvisen od lastne molske frakcije v njej, pomnožene z njenim parnim tlakom v čistem stanju.

Raoultov zakon pri uporabi za raztopine elektrolitov v vodi ne uspe. Spremembe parnega tlaka in vrelišč in zmrzišč so vedno večje od tistih, ki jih predvideva prej omenjeni zakon, poleg tega pa se ob redčenju povečajo.

Takšna odstopanja predstavlja vrednost i, ki je razmerje med opaženo spremembo v ledišču med variacijo, izračunano v ledišču:

Vrednost i je mera odstopanja od Raoultovega zakona, ki je enaka 1, če ni odstopanja.

Električna prevodnost elektrolitov

Arrhenius je raziskal prevodnost vodnih raztopin elektrolitov, da bi ugotovil, kako se spreminja prevodnost s koncentracijo elektrolitov.

Izmerila je molsko prevodnost (to je prevodnost, ki ustreza enemu molu raztopljenega elektrolita; to je specifična prevodnost, ki se nanaša na en mol, in ugotovila, da se je z redčenjem povečala.

Arrhenius je svoje rezultate primerjal z meritvami odstopanj od Raoultovega zakona in ugotovil tesno povezavo med njimi in molsko prevodnostjo. V njegovi teoriji je razloženo vedenje elektrolitov:

»Molekule elektrolitov se ločijo na električno nabite delce, imenovane ione. Raztapljanje je nepopolno in med molekulami in njihovimi ioni obstaja ravnovesje. Ioni vodijo tok, ko se gibljejo znotraj raztopine. "

Odstopanja od Raoultovega zakona so posledica povečanja števila delcev, ki so posledica delne disociacije molekul.

Primeri elektrolize

Nekatere rešitve, ki se obnašajo kot elektroliti, to pomeni, da imajo sposobnost elektrolize, so:

Natrijev klorid NaCl

Klorovodikova kislina HCl

Natrijev sulfat Na₂SW₄

Žveplova kislina H₂SW₄

Natrijev hidroksid NaOH

Amonijev hidroksid NH₄Oh

Natrijev karbonat Na₂CO₃

Natrijev bikarbonat NaHCO₃

Dušikova kislina HNO₃

Srebrni nitrat AgNO₃

Cinkov sulfat ZnSO₄