Γιατί το υδρογόνο παράγεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και όχι στο νάτριο;
ηλεκτροχημικές αρχές:
* Μείωση: Στην κάθοδο, συμβαίνει μείωση, που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια κερδίζονται από ένα είδος.
* Τυπικό δυναμικό μείωσης: Κάθε είδος έχει ένα τυπικό δυναμικό μείωσης (E °) που υποδεικνύει την τάση του να κερδίζει ηλεκτρόνια. Όσο πιο θετικό είναι το E °, τόσο πιο πιθανό είναι το είδος να μειωθεί.
Συγκρίνοντας το υδρογόνο και το νάτριο:
* υδρογόνο: Το τυπικό δυναμικό μείωσης για την αντίδραση 2Η + + 2Ε- → Η2 είναι 0,00 V.
* νάτριο: Το τυπικό δυναμικό μείωσης για την αντίδραση Na + + E- → Na είναι -2,71 V.
Επεξήγηση:
1. Υψηλότερο δυναμικό μείωσης: Το υδρογόνο έχει υψηλότερο (πιο θετικό) τυπικό δυναμικό μείωσης από το νάτριο. Αυτό σημαίνει ότι τα ιόντα υδρογόνου μειώνονται ευκολότερα από τα ιόντα νατρίου.
2. ηλεκτρόλυση: Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης, το είδος με το υψηλότερο δυναμικό μείωσης θα μειωθεί πρώτα στην κάθοδο. Ως εκ τούτου, τα ιόντα υδρογόνου αποκτούν ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε αέριο υδρογόνου, ενώ τα ιόντα νατρίου παραμένουν σε διάλυμα.
Βασικά σημεία:
* ηλεκτρολύτης: Ο ειδικός ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται στην ηλεκτρόλυση μπορεί να επηρεάσει το αποτέλεσμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένας διαφορετικός ηλεκτρολύτης μπορεί να ευνοήσει τη μείωση των ιόντων νατρίου.
* overpotential: Μερικές φορές, ένα είδος με χαμηλότερο δυναμικό μείωσης θα μπορούσε να μειωθεί εάν το υπερπληρό του (η πρόσθετη τάση που απαιτείται για την αντιμετώπιση των κινητικών φραγμών) είναι χαμηλότερη από τη διαφορά στα τυπικά δυναμικά μείωσης. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, το υψηλότερο δυναμικό μείωσης των ιόντων υδρογόνου τους καθιστά το κύριο είδος που μειώνονται στην κάθοδο.
Συνοπτικά, το υδρογόνο παράγεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης ενός διαλύματος που περιέχει τόσο ιόντα υδρογόνου όσο και νατρίου, επειδή τα ιόντα υδρογόνου έχουν υψηλότερο πρότυπο δυναμικό μείωσης, καθιστώντας τα πιο πιθανό να μειωθούν και να σχηματίζουν αέριο υδρογόνου.
