Τι είναι η Ηλεκτρόλυση;

Οι ηλεκτρολύτες είναι συντηγμένα ή υδατικά διαλύματα ουσιών που υφίστανται χημική αποσύνθεση. Ο ηλεκτρισμός διέρχεται μέσω της συντηγμένης κατάστασης ή του υδατικού διαλύματος αλάτων, βάσεων και οξέων. Οι ηλεκτρολύτες είναι δύο τύπων:

• Ισχυροί ηλεκτρολύτες (οι οποίοι διασπώνται πλήρως σε ιόντα)
• Ασθενείς ηλεκτρολύτες (που δεν ιονίζονται πλήρως σε υδατική ή τετηγμένη κατάσταση)

Ηλεκτρόδια

Τα ηλεκτρόδια είναι τα υλικά που μεταφέρουν ηλεκτρισμό προς ή από το κύτταρο λόγω της κίνησης των ηλεκτρονίων. Ένα ηλεκτρόδιο μπορεί να έχει τη μορφή σύρματος, ράβδου ή φύλλου.

Ηλεκτροχημικό στοιχείο

Σε ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο, η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Σε αυτό το κελί πραγματοποιούνται χημικές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, παράγοντας ηλεκτρισμό. Ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο ονομάζεται επίσης βολταϊκό ή γαλβανικό στοιχείο. Το πιο σημαντικό παράδειγμα ηλεκτρολυτικού στοιχείου είναι το στοιχείο Daniel.

Ηλεκτρόλυση

Η ηλεκτρόλυση ορίζεται ως μια διαδικασία διάσπασης των ιοντικών σύνθετων υλικών στα βασικά τους στοιχεία με διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος. Τα κατιόντα υφίστανται αναγωγή στην κάθοδο και τα ανιόντα υφίστανται οξείδωση στην άνοδο. Οι κύριοι παράγοντες που απαιτούνται για τη διεξαγωγή της ηλεκτρόλυσης είναι ένας ηλεκτρολύτης, ηλεκτρόδια και κάποια μορφή εξωτερικής πηγής ενέργειας. Χρησιμοποιείται επίσης ένα χώρισμα παρόμοιο με μια ιοντοανταλλακτική μεμβράνη ή ένα επίχρισμα γείωσης, αλλά αυτό είναι εθελοντικό. Αυτά χρησιμοποιούνται ουσιαστικά για να μην διαχέονται τα προϊόντα κοντά στο αντίθετο ηλεκτρόδιο.

Ηλεκτρολυτική διαδικασία

Στην ηλεκτρόλυση, υπάρχει μια ανταλλαγή ιόντων και ατόμων λόγω της προσθήκης ή της απόρριψης ηλεκτρονίων από το εξωτερικό κύκλωμα. Κυρίως, τα κατιόντα κινούνται προς την κάθοδο με τη διέλευση ρεύματος, παίρνουν ηλεκτρόνια από την κάθοδο (που δίνονται από την μπαταρία πηγής δύναμης) και εκφορτίζονται στο ουδέτερο άτομο. Εάν το ουδέτερο άτομο υπάρχει σε στερεή μορφή, εναποτίθεται στην κάθοδο, και αν το ουδέτερο άτομο υπάρχει σε στερεή μορφή, κινείται πάνω. Αυτό αναφέρεται ως διαδικασία αναγωγής και το κατιόν ανάγεται στο ηλεκτρόδιο της καθόδου.

Δυναμικό ή τάση κυψέλης

Το ελάχιστο δυναμικό της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης εξαρτάται από την ικανότητα των μεμονωμένων ιόντων να απορροφούν ή να απελευθερώνουν ηλεκτρόνια. Ονομάζεται επίσης δυναμικό αποσύνθεσης ή τάση αποσύνθεσης, η ελάχιστη τάση (διαφορά στο δυναμικό του ηλεκτροδίου) μεταξύ της ανόδου και της καθόδου ενός ηλεκτρολυτικού στοιχείου επιτρέπει την ηλεκτρόλυση.

Μεταβολές ενέργειας κατά την ηλεκτρόλυση

Σε μια ηλεκτρολυτική αντίδραση, η ηλεκτρική μορφή ενέργειας μεταβάλλεται σε χημική μορφή ενέργειας. Η διαφορά δυναμικού για να αναγκαστεί να συμβεί η αντίδραση ηλεκτροχημικής διεργασίας είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ημι-αντιδράσεων στα δύο ηλεκτρόδια του στοιχείου. Αλλά στην πραγματικότητα, η διαφορά δυναμικού στην οποία λαμβάνει χώρα η αντίδραση ηλεκτρόλυσης είναι πολύ μεγαλύτερη σε τιμή.

Παράγοντες που επηρεάζουν την Ηλεκτρόλυση

Ο ρυθμός ηλεκτρόλυσης επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες:

• Σύνθεση, χημική φύση και κατάσταση του ηλεκτρολύτη
• Χημική φύση και δυναμικό ηλεκτροδίου των ιόντων που υπάρχουν στον ηλεκτρολύτη
• Εξεταζόμενη φύση του ηλεκτροδίου
• Υπέρταση στα ηλεκτρόδια

Παραδείγματα Ηλεκτρόλυσης στην Καθημερινή Ζωή

• Εκτίμηση του αρχικού βάρους των ουσιών
• Μεταλλουργία μετάλλων και ενώσεων αλκαλίων και αλκαλικών γαιών
• Καθαρισμός μεταλλευμάτων
• Παραγωγή αερίων στην πιο καθαρή τους κατάσταση
• Κατασκευή σύνθετων υλικών όπως υδροξείδιο του νατρίου, ανθρακικό νάτριο, χλωρικό κάλιο κ.λπ.
• Επιμεταλλώσεις για την κατασκευή μετάλλων και αντικειμένων ανθεκτικών στη διάβρωση, επιμετάλλωση διακοσμητικών κ.λπ.

Συμπέρασμα

Η ηλεκτρόλυση είναι η διαδικασία διάσπασης των ιοντικών σύνθετων υλικών στα βασικά τους στοιχεία με τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος. Οι κύριοι παράγοντες που απαιτούνται για την ηλεκτρόλυση είναι ένας ηλεκτρολύτης, τα ηλεκτρόδια και μια εξωτερική πηγή ενέργειας. Στην ηλεκτρόλυση, υπάρχει μια ανταλλαγή ιόντων και ατόμων λόγω της προσθήκης ή της απόρριψης ηλεκτρονίων από το εξωτερικό κύκλωμα.