55272 s 89

11. ELEKTROLIZA

Elektroliza jest procesem elektrochemicznym, w którym doprowadzona z zewnątrz energia elektryczna zostaje zużyta na przeprowadzenie reakcji chemicznych.

Rysunek 11.1. Elektrolizer

Cechą charakterystyczną reakcji jest to, że w trakcie ich przebiegu następuje wymiana ładunków elektrycznych, a substancje reagujące zmieniają swój stopień utlenienia. Reakcje przebiegają na powierzchni elektrod: anody i katody (rysunek 11.1). Elektrody umieszczone są w elektrolicie stopionym lub w roztworze elektrolitu w polarnym rozpuszczalniku, najczęściej wodzie. Elektrolit zapewnia swobodny ruch jonów, które przenoszą ładunek w przestrzeni między elektrodami. Elektrolit wraz z elektrodami stanowi elektrolizer, który jest zasilany z zewnętrznego źródła prądu stałego (np.: akumulatora lub prądnicy). Jony przemieszczają się w polu elektrycznym w roztworze elektrolitu. Aniony podążają do anody, kationy do katody.

Ruch elektronów w zewnętrznym obwodzie skierowany jest od anody do katody. Anoda połączona jest z dodatnim biegunem źródła prądu, a katoda jest połączona z ujemnego bieguna źródła prądu.^Nadanie elektrodzie ładunku ujemnego, to polaryzacją katodowa. Polaryzacja anodowa, to nadanie elektrodzie ładunku dodatniego!

Na katodzie zachodzi reakcja redukcji, np.:

A^3ł+e-»A^2ł A^3ł+3e-» A

Reakcji redukcji ulegają zarówno kationy (patrz reakcje powyżej), ale również obojętne cząsteczki, czy nawet aniony o ile potencjał elektrody będzie odpowiedni.

Na anodzie zachodzi reakcja utlenienia, w której generowane są elektrony np.:

Przemiany zachodzące podczas elektrolizy są ujęte ściśle ilościowo, w prawach sformułowanych w latach 1833-1834 przez Michaela Faradaya:

•    masa substancji ulegającej podczas elektrolizy przemianom chemicznym na elektrodach jest wprost proporcjonalna do przepuszczonego przez elektrolit ładunku elektrycznego,

•    masy różnych substancji ulegających podczas elektrolizy przemianom elektrochemicznym na elektrodach wskutek przepływu tej samej wielkości ładunku elektrycznego są proporcjonalne do ich równoważników elektrochemicznych.

Na uwagę zasługuje fakt, że Faraday dokonał swego odkrycia, zanim odkryto elektron.

O ile lat wcześniej?

Oba prawa Faradaya ujmuje równanie: