Transcript Wędrówka jonów w roztworach wodnych Elektroliza Elektroliza to proces, w którym przepływ prądu elektrycznego przez roztwór elektrolitu wymusza reakcje chemiczne. W czasie elektrolizy w polu elektrycznym między.

Wędrówka jonów w
roztworach wodnych
Elektroliza
Elektroliza to proces, w którym przepływ
prądu elektrycznego przez roztwór
elektrolitu wymusza reakcje chemiczne.
W czasie elektrolizy w polu elektrycznym
między elektrodami wędrują jony dodatnie
(kationy) w kierunku katody połączonej z
ujemnym biegunem źródła prądu, a jony
ujemne (aniony) w kierunku anody
połączonej z dodatnim biegunem źródła
prądu.
Na granicy faz elektroda - elektrolit
biegną reakcje utleniania (na anodzie) i
redukcji (na katodzie) jonów elektrolitów.
Zastosowania procesu elektrolizy
Elektroliza jest procesem stosowanym na skalę
przemysłową m.in. do:
produkcji metali: aluminium, litu, sodu, potasu
Produkcji rozmaitych związków chemicznych, w
tym wodorotlenku sodu, potasu, chloranu sodu i
chloranu potasu
Produkcji gazów: wodoru, chloru i tlenu.
Galwanizacji - pokrywanie cienką warstwą
metalu innego metalu
Aparaty do przeprowadzania elektrolizy
nazywane są elektrolizerami.
Zjawiska elektrolizy
1) procesy transportu (wędrówka jonów do elektrod),
2) procesy przejścia ładunku (między elektrodami a składnikami
roztworu: na elektrodzie ujemnej (katodzie) zachodzi redukcja
kationów, na elektrodzie dodatniej (anodzie) - utlenianie anionów),
3) reakcje chemiczne poprzedzające lub następujące po procesach
przejścia ładunku.
Zjawiskom (1-3) odpowiadają na elektrodach nadnapięcia: dyfuzyjne,
aktywacyjne i chemiczne. Wielkość nadnapięcia zależy od materiału
elektrody i stanu jej powierzchni, gęstości prądu, rodzaju substancji
wydzielanej na elektrodzie, składu roztworu elektrolitu,
temperatury.
Elektrody
Katoda – elektroda, przez
którą z urządzenia
wypływa prąd elektryczny (co
może polegać na wypływie
ładunku dodatniego lub
dopływie ładunku ujemnego).
W odbiornikach prądu
elektrycznego (np. lampach
elektronowych) katoda jest
elektrodą ujemną, natomiast w
źródłach prądu (np. ogniwach
galwanicznych) – dodatnią.
Katoda występuje zawsze w
parze z elektrodą, przez
którą do urządzenia wpływa
prąd – anodą.
Anoda – elektroda, przez
którą prąd elektryczny wpływa
do urządzenia (co może polegać
na dopływie ładunku dodatniego
lub wypływie ładunku
ujemnego). W odbiornikach
prądu elektrycznego
(np. lampach elektronowych)
anoda jest elektrodą dodatnią,
natomiast w źródłach prądu
(np. ogniwach galwanicznych) –
ujemną. Anoda występuje
zawsze w parze z elektrodą,
przez którą prąd wypływa z
urządzenia, czyli katodą.
Elektrolizer
Elektrolizer to urządzenie
składające się z dwóch
przewodników metalicznych,
które są zanurzone w
przewodniku jonowym.
Przewodniki metaliczne
(elektrody) są podłączone do
źródła prądu stałego.
Budowa elektrolizera
Elektrolit
Elektrolitem nazywamy substancję, mającą
zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Prąd
elektryczny jest przewodzony przez swobodne
jony, powstałe w takim związku w wyniku:
-stopienia soli, jeśli były w postaci ciała stałego.
-dysocjacji elektrolitycznej zasad, kwasów, albo ich
soli, będących rozpuszczone w roztworze albo
będące w postaci cieczy.
Elektrolity dzielimy na :
Elektrolity mocne
Elektrolity słabe
Wodorotlenki litowców i
berylowców za wyjątkiem
berylu; wodorotlenki te
dysocjują na jednododatni jon
metalu oraz anion OHwiększość nieorganicznych soli
rozpuszczalnych w wodzie,
tworzące tzw. kryształy
jonowe; wyjątek stanowią sole
rtęci Hg(CN)2, Hg2Cl2, w
których połączenie metal anion ma znaczny charakter
kowalencyjny
Substancje częściowo
zdysocjowane na jony; są to np.
H2SO3, H2S
Przykłady elektrolitów
Roztwory wodne, które
przewodzą prąd elektryczny
- Woda mineralna
- Woda z kranu
- Wodny roztwór soli kuchennej
- Wodny roztwór kwasu solnego
- Wodny roztwór kwasu octowego
- Wodny roztwór zasady sodowej
Roztwory wodne, które nie
przewodzą prądu elektrycznego
- Woda destylowana
- Sól kuchenna
- Wodny roztwór gliceryny
- Wodny roztwór etanolu
- Wodny roztwór cukru
Co wydziela się na katodzie i anodzie
podczas badania przewodnictwa
prądu elektrycznego w roztworach ?
Elektroliza zasad
Jeżeli poddaje się elektrolizie bardzo rozcieńczony
roztwór zasady, a do elektrod nie przyłoży się z
zewnętrznego źródła prądu zbyt dużego napięcia, to
rozkładowi ulega głównie woda; w wyniku reakcji katodowej
2H2O + 2e- --> 2OH- + H2
i wydziela się wodór, natomiast w wyniku reakcji anodowej
H2O --> 2H+ + 1/2O2 + 2ewydziela się tlen, przy czym objętość tworzącego się
wodoru jest dwukrotnie większa od objętości tworzącego
się tlenu (w tych samych warunkach)
W przypadku roztworów stężonych proces anodowy jest
następujący:
2OH- --> H2O + 1/2O2 + 2e-
Elektroliza wodnego roztworu
kwasu
Podczas elektrolizy kwasów z reguły przy katodzie
wydziela się wodór, a przy anodzie tlen lub inne
produkty (np. Cl2 przy HCl).
Roztwory kwasów tlenowych (H2SO4, H3PO4, HNO3,
H2CO3) dają zawsze tlen i wodór.
Jeżeli mamy do czynienia z roztworami
rozcieńczonych kwasów, reakcje zachodzące w
roztworze mają przebieg taki sam jak dla
rozcieńczonych roztworów soli .W przypadku
większych stężeń na katodzie mamy do czynienia z
reakcją
2H+ + 2e- --> H2 (powstaje wodór)
a na anodzie produktem utlenienia anodowego w
przypadku anionów kwasów tlenowych jest tlen
dostarczany przez jony OH- lub cząsteczki wody a w
przypadku kwasów beztlenowych utlenieniu ulegają
aniony reszt kwasowych (2Cl- --> Cl2 + 2e-) z
wydzieleniem produktu np. chloru.
wodny roztwór kwasu solnego
Koniec
Wykonały:
Joanna Jonik
Karina Kopczyńska
Weronika Trzeciak
Opiekun:
Tomasz Urbański