Elektroliza: definicja i zastosowania (wyjaśnione za pomocą diagramu)

Elektroliza: Definicja i zastosowania (wyjaśnione za pomocą schematu)!

Przepuszczając elektryczność przez elektrolity, mogłeś zauważyć pewne zmiany w nich. Możesz również zauważyć bąbelki gazu na elektrodach oraz zmiany w metalowych elektrodach.

Wszystko to wskazuje, że kiedy prąd elektryczny przechodzi przez elektrolit, zachodzi zmiana chemiczna. Ta zmiana chemiczna nosi nazwę elektrolizy. Elektrolit i elektrody stosowane w elektrolizie tworzą ogniwo elektrolityczne.

Kiedy elektryczność przechodzi przez elektrolit, dodatnie jony elektrolitu przesuwają się w kierunku katody (elektrody ujemnej), gdzie zyskują elektrony, aby stać się substancją neutralną. Jony ujemne przesuwają się w kierunku anody (elektrody dodatniej) i oddają elektrony, by stały się neutralne.

Jeśli substancja obojętna jest gazem w stanie naturalnym, wydziela się na elektrodzie. Jeśli jest to metal, jest on osadzany na katodzie. Przy tworzeniu się substancji obojętnych elektrolit ulega rozkładowi. Można więc powiedzieć, że rozkład elektrolitu, gdy elektryczność jest przez niego przepuszczana, nazywa się elektrolizą.

Weź trochę wody do plastikowego lub szklanego naczynia. Dodaj do wody szczyptę soli lub kilka kropli kwasu, takich jak ocet. To sprawi, że rozwiązanie będzie przewodzić prąd. Rozbij dwie komórki i użyj ich prętów węglowych jako elektrod.

Ponieważ węgiel nie reaguje łatwo, elektrody nie ulegają zmianie podczas elektrolizy. Umieść elektrody w roztworze i podłącz je do akumulatora o napięciu 6 woltów. Wkrótce zobaczysz bąbelki gazu na elektrodach. Gaz wydzielający się na katodzie jest wodorem, a na anodzie tlen. Zauważ, że na katodzie jest więcej bąbelków.

Przemiana chemiczna zachodząca w tym działaniu nazywana jest elektrolizą wody, w której woda ulega rozkładowi na wodór i tlen. Najpierw woda dzieli się na jony wodorowe (H ⁺ ) i wodorotlenkowe (OH-). Te tracą ładunek, tworząc wodór i tlen na elektrodach.

Ogólna reakcja może być reprezentowana przez

Oczywiste jest, że objętość uwolnionego wodoru jest dwukrotnie większa od tlenu. Dlatego widać więcej bąbelków na katodzie. Możesz użyć elektrolizy do sporządzenia pióra elektrycznego. Rozpuścić trochę jodku potasu (KI) w roztworze skrobi.

W tym roztworze namocz kawałek sztywnego papieru i umieść go na obróconym końcu drutu. Podłącz ten przewód do ujemnego bieguna baterii. Do pisania na kartce użyj przewodu podłączonego do dodatniej końcówki baterii.

W roztworze jodek potasu składa się z jonów potasowych i jodkowych.

KI → K ⁺ + I ^-

Gdy elektryczność przechodzi przez roztwór, jony jodkowe tracą swój ładunek, tworząc jod.

2l ^- - 2e ^- → I ₂ (na anodzie)

Uwolniony jod wytwarza niebiesko-czarną substancję ze skrobią, która działa jak "atrament" pióra elektrycznego.

Galwanotechnika:

Galwanizacja jest ważnym zastosowaniem elektrolizy. Elektryczny proces powlekania niedrogiego przewodnika metalem nazywa się galwanizowaniem. Galwanizacja odbywa się w celu ochrony lub dekoracji.

Na przykład zderzaki samochodów są chromowane, aby chronić je przed korozją. Z tego samego powodu krany wody są platerowane niklem lub chromem. Żelazo powleczone cyną, aby zapobiec rdzewieniu, służy do wytwarzania puszek "cynowych". "Srebrna" łyżka jest przykładem galwanizacji do dekoracji.

Do galwanizacji łyżki stalowej ze srebrem jako roztwór elektrolitów przyjmuje się roztwór soli srebra. Łyżka i srebrny pręt są zanurzone w elektrolicie i podłączone odpowiednio do ujemnych i dodatnich zacisków baterii. Dodatnio naładowane jony srebra przesuwają się na elektrodę ujemną (łyżka) i tworzą na niej osad srebra.

Możesz galwanizować monetę pięcioramienną lub węgiel z miedzi, używając siarczanu miedzi jako elektrolitu. Zamocuj metalowy klip na pięcioramiennej monecie i podłącz go do ujemnego bieguna baterii. Podłącz dodatni biegun akumulatora do grubego drutu miedzianego. Umieść monetę i drut miedziany w roztworze siarczanu miedzi. Wkrótce moneta zostanie pokryta miedzią.

Roztwór siarczanu miedzi składa się z miedzi i jonów siarczanowych.

CuSO ₄ → Cu ²⁺ + SO ₄ ^2-

Po przejściu prądu przez roztwór dodatnio naładowane jony miedzi przesuwają się na katodę (moneta podłączona do ujemnego bieguna baterii). Tam jony miedzi zyskują elektrony i osadzają się w postaci miedzianego metalu.

Cu ²⁺ + 2e ^- → Cu

Jony siarczanowe pozostają w roztworze. Przy anodzie miedzianej miedź przechodzi do roztworu, oddając dwa elektrony. W ten sposób siła roztworu pozostaje niezmieniona.

Cu → Cu ²⁺ + 2e ^-

Zastosowania elektrolizy:

1. Do ekstrakcji metali z rud stosuje się elektrolizę. Na przykład, gdy prąd przepuszczany jest przez stopiony chlorek sodu, sód osadza się na katodzie, a na anodzie wydziela się gazowy chlor. Aluminium i potas są również ekstrahowane przez elektrolizę.

2. Jest używany do rafinacji niektórych metali, takich jak miedź i cynk.

3. Elektroliza jest używana do produkcji chloru. W okrętach podwodnych tlen używany do elektrolizy wody służy do oddychania.

4. Elektroliza służy do galwanizowania wielu rzeczy, których używamy na co dzień.