Elektroliza |
|
||||
Napięcie rozkładowe |
|
||||
Nadnapięcie |
|
||||
Elektroliza rozcieńczonych roztworów kwasów beztlenowych |
|||||
HCl |
K (-): 2 H+ + 2 e = H2 redukcja A (+): 2 Cl- - 2 e = Cl2 utlenianie |
2 H+ + 2 Cl- = Cl2 + H2 |
|||
Elektroliza wodnych roztworów kwasów tlenowych |
|||||
H2SO4 |
K (-): 4 H+ + 4 e = 2 H2 A (+): 2 H2O - 4 e = O2 + 4 H+ |
2 H2O = O2 + 2 H2 |
|||
Elektroliza wodnych roztworów zasad |
|||||
NaOH |
K (-): 4 H2O + 4 e = 2 H2 + 4 OH- A (+): 4 OH- - 4 e = O2 + 2 H2O |
2 H2O = O2 + 2 H2 |
|||
Elektroliza wodnych roztworów soli 1. soli kwasów beztlenowych metali alkalicznych |
|||||
NaCl |
K (-): 2 H2O + 2 e = H2 + 2 OH- A (+): 2 Cl- - 2 e = Cl2 |
2 H2O + 2 Cl- = H2 + 2 OH- + Cl2 |
|||
2. soli kwasów beztlenowych metali niealkalicznych |
|||||
CuCl2 |
K (-): Cu2+ + 2 e = Cu A (+): 2 Cl- - 2 e = Cl2 |
Cu2+ + 2 Cl- = Cu + Cl2 |
|||
3. soli kwasów tlenowych metali alkalicznych |
|||||
Na2SO4 |
K (-): 4 H2O + 4 e = 2 H2 + 4 OH- A (+): 2 H2O - 4 e = O2 + 4 H+ |
6 H2O = 2 H2 + 4 OH- + O2 + 4 H+ |
|||
4. soli kwasów tlenowych metali niealkalicznych |
|||||
CuSO4 |
K (-): 2 Cu2+ + 4 e = 2 Cu A (+): 2 H2O - 4 e = O2 + 4 H+ |
2 H2O + 2 Cu2+ = 2 Cu + O2 + 4 H+ |
|||
Elektroliza stopionych soli - stosowana do otrzymywania metali lekkich (K; Na; Mg; Ca) |
|||||
NaCl |
K (-): 2 Na+ + 2 e = 2 Na A (+): 2 Cl- - 2 e = Cl2 |
2 Na+ + 2 Cl- = 2 Na + Cl2 |
|||
Elektroliza stopionych wodorotlenków |
|||||
NaOH |
K (-): 2 Na+ + 2 e = 2 Na A (+): 4 OH- - 4 e = O2 + 2 H2O |
4 Na+ + 4 OH- = 4 Na + O2 + 2 H2O |
W przemyśle elektrolizę wykorzystuje się do:
|
||
I Prawo elektrolizy Faradaya |
||
Masa substancji wydzielonej na jednej z elektrod jest wprost proporcjonalna do ładunku elektrycznego przepuszczonego przez roztwór. |
||
m = kQ = kIt |
m - masa substancji wydzielonej na elektrodzie [g] k - równoważnik elektrochemiczny - masa substancji wydzielonej na elektrodzie przy przepływie przez elektrolit jednostkowego ładunku 1C. I - natężenie prądu [A] t - czas przepływu prądu [s] |
|
II Prawo elektrolizy Faradaya |
||
Stosunek masy molowej (M) substancji wydzielającej się na elektrodzie do iloczynu jej równoważnika elektrochemicznego (k) i liczby ładunkowej (z) reakcji elektrodowej (zapisanej dla jednego mola substancji o masie M) jest wielkością stałą dla wszystkich procesów elektrodowych i wynosi 96 500 C. |
||
|
F - stała Faradaya k - równoważnik elektrochemiczny z - liczba ładunkowa równa liczbie wymienionych elektronów w połówkowej reakcji redox. M - masa molowa substancji wydzielonej na elektrodzie. |
|
I i II Prawo elektrolizy Faradaya (połączenie) |
||
|
|
|
|
|
|
Q = nFz; Q = It [1F] = [96 500 C / mol] ; [1 C] = [A*s] |
PORÓWNANIE |
Elektrolizer |
Ogniwo |
Charakter procesów |
wymuszony przepływem prądu |
samorzutny - generuje prąd |
Kierunek przepływu elektronów |
od katody do anody |
od anody do katody |
Elektroda ujemna |
katoda |
anoda |
Elektroda dodatnia |
anoda |
katoda |
Utlenianie |
zawsze zachodzi na anodzie |
|
Redukcja |
zawsze zachodzi na katodzie |