Γιατί η ηλεκτρόλυση συμπυκνωμένου υδατικού χλωριούχου νατρίου απελευθερώνει χλώριο και όχι οξυγόνο στην άνοδο;

Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης του συμπυκνωμένου υδατικού διαλύματος χλωριούχου νατρίου (NaCl), το αέριο χλωρίου (CL2) απελευθερώνεται στην άνοδο αντί του οξυγόνου (Ο2) λόγω πολλών παραγόντων:

1. Συγκέντρωση ιόντων χλωριούχου :Η συγκέντρωση ιόντων χλωριδίου (CL-) σε συμπυκνωμένο διάλυμα NaCl είναι σημαντικά υψηλότερη σε σύγκριση με άλλα ιόντα, όπως τα ιόντα υδροξειδίου (ΟΗ-) ή τα μόρια νερού (Η2Ο). Ως αποτέλεσμα, τα ιόντα χλωριούχου είναι πιο πιθανό να οξειδωθούν και να σχηματίσουν αέριο χλωρίου στην άνοδο.

2. δυναμικό οξείδωσης :Το δυναμικό οξείδωσης των ιόντων χλωριδίου (Cl- έως CL2) είναι χαμηλότερο από αυτό των ιόντων υδροξειδίου (ΟΗ- έως Ο2) και των μορίων νερού (Η2Ο έως Ο2). Αυτό σημαίνει ότι απαιτεί λιγότερη ενέργεια για την οξείδωση των ιόντων χλωριδίου και την παραγωγή αερίου χλωρίου.

Τα τυπικά δυναμικά οξείδωσης στους 25 ° C είναι:

- cl- → cl2 (g) + 2 e ° =1,36 V

- 2 H2O (L) → O2 (g) + 4 Η + (aq) + 4 e ° =1,23 V

Ως εκ τούτου, υπό τις ίδιες συνθήκες, τα ιόντα χλωριούχου είναι κατά προτίμηση οξειδωμένα, οδηγώντας στον σχηματισμό αερίου χλωρίου στην άνοδο.

3. Ανταγωνιστικές αντιδράσεις :Στην ηλεκτρόλυση του νερού, η εξέλιξη οξυγόνου από μόρια νερού (2Η2Ο → O2 + 4H + + 4Ε-) είναι μια ανταγωνιστική αντίδραση στην οξείδωση των ιόντων χλωριδίου. Ωστόσο, η παρουσία συμπυκνωμένων ιόντων χλωριδίου μετατοπίζει την ισορροπία προς την εξέλιξη του χλωρίου λόγω της υψηλότερης συγκέντρωσης των ιόντων χλωριδίου και του χαμηλότερου δυναμικού οξείδωσης τους.

Συνοπτικά, ο συνδυασμός μιας υψηλής συγκέντρωσης ιόντων χλωριδίου, ενός χαμηλότερου δυναμικού οξείδωσης για οξείδωση χλωριδίου και η παρουσία ανταγωνιστικών αντιδράσεων από μόρια νερού έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση του αέριο χλωρίου και όχι το οξυγόνο στην άνοδο κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης συμπυκνωμένου υδατικού διαλύματος χλωριούχου νατρίου.