30831 Picture1

126

katoda (-): Na' + e = Na anoda (+): 2 Cl — 2e' = CI2

Powstający sód reaguje z wodą będącą również środowiskiem reakcji:

2 Na + 2 H₂0 = 2 NaOH + H₂.

W rezultacie na katodzie wydziela się wodór, a w otoczeniu katody roztwór staje się zasadowy wskutek powstawania NaOH. Aniony Cl zostają zobojętnione na anodzie. Na elektrodzie tej wydziela się w efekcie wolny chlor Cl₂. Kationy

1    aniony przenoszą prąd w czasie elektrolizy. Kationy pobierają elektrony na katodzie, a aniony oddają je na anodzie.

Elektroliza wodnego roztworu kwasu siarkowego, dysocjującego na jony:

2    1RO + SO.)² , prowadzi do wydzielania się wodoru FH na katodzie:

2 HjO" + 2e = H₂ + 2 H₂0

oraz tlenu na anodzie. Jon SO/~ ulega na anodzie zobojętnieniu do rodnika SO4, który natychmiast reaguje z wodą:

2 S0₄ + 2 H_zO = 2 H₂S0₄ + 0₂.

Rodnik SO4 wypiera tlen ze związku.

Do przeprowadzenia elektrolizy niezbędne jest tzw. nadnapięcie prądu elektrycznego. Nadnapięcie musi być wyższe od napięcia, czyli siły elektromotorycznej ogniwa, jakie stanowi układ do elektrolizy.

Z elektrolizą są związane prawa Faradaya.

I prawo Faradaya: masa substancji m wydzielona na elektrodzie jest proporcjonalna do ładunku elektrycznego <7, który przepłynął przez elekrolit:

m = k- q lub m-k- i ■ t,

gdzie:

k równoważnik elektrochemiczny mówiący, jaką ilość gramów substancji wydziela prąd o natężeniu I ampera w ciągu 1 sekundy; współczynnik ten zależy istotnie od ładunku i masy jonowej danego jonu, t - czas,

i - natężenie prądu. *

Na przykład dla Cu²¹ wydzielonego w czasie elektrolizy jako Cu wspól-

, M ,,    .    ₂₄

czynnik k ~il—, gdzie    masa jonowa Cu .//- ładunek jonu, / stała

II prawo Faradaya: masy różnych substancji (ni\, nu) wydzielonych elektrodach przez taki sam ładunek elektryczny są proporcjonalne do rówi ważników chemicznych tycli substancji (R_u R₂):

_^i_ ₌ A

m₂ R₂

Uwzględniając 1 prawo Faradaya otrzymamy:

A ₌ A

k₂ R₂

lub A

k,

— = const.

k₂

Stały dla wszystkich substancji stosunek równoważnika chemicznego do eh trochemicznego, będący nabojem potrzebnym do wydzielenia I gramorounowi nika dowolnej substancji, nosi nazwę stałej Faradaya i wynosi. /• ^lX>,S l<> (kulombów). Łącząc oba prawa w jedno wyrażenie otrzymamy:

itM

gdzie:

i - natężenie prądu w amperach,

t - czas w sekundach,

M - masa molowa elektrolizowanej substancji,

n - liczba elektronów biorących udział w procesie redukcji (utlenień jednej cząsteczki.

Zjawisko elektrolizy jest wykorzystywane w praktyce do otrzymywaniu n nych ważnych produktów. Na przykład sód metaliczny i gazowy chloi Ul. otrz muje się w procesie elektrolizy stopionego NaCl, w temperaturze ok. 800’('

3.1.5. Koiuiuktonietria

•

Zjawisko przewodzenia prądu przez roztwory elektrolitów jest często wyk r/ystywane w praktyce, a w tym w analizie przebiegu różnych procesów ko duktometrin polega właśnie na mierzeniu przewodności roztworów. Jeśli n w roztworze jony ubywąją stopniowo wskutek zachodzenia jakiejś reakcji. pi/cwodnoM lego lo/lwoiu będzie malała (idy w czasie biegu reakcji nara. dośt jolu>w wówi /as pi/ewodnielwo elektryczne będzie rosło 1'i/ewodlto zale/N istotnie od tod/aiu jonów, w ty lit od ich masy jonowej ładunku on szybkości wtfdtowattla tozlwot/e do odpowiedmej elekliody Ko/ióżnia s pojęcia pi/rwodilnst I. ogólnie oinboll/owaiie) jakok.oia/ pi/twodności wl