Ποιος είναι ο ρόλος του θειικού οξέος H2SO4 στο νερό ηλεκτρόλυσης;
1. Αγκυιεύσεις: Το ίδιο το νερό είναι ένας φτωχός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας. Η προσθήκη θειικού οξέος αυξάνει την αγωγιμότητα του διαλύματος, επιτρέποντας στο ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει πιο εύκολα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το οξύ διαχωρίζεται σε ιόντα (H⁺ και So₄2⁻) σε διάλυμα, τα οποία φέρουν το φορτίο.
2. Διευκόλυνση της αντίδρασης: Ενώ το νερό μπορεί να είναι ηλεκτρολυμένο, απαιτεί πολύ υψηλή τάση για να ξεπεραστεί η ενέργεια ενεργοποίησης για την αντίδραση. Η παρουσία θειικού οξέος μειώνει αυτήν την ενέργεια ενεργοποίησης, καθιστώντας την διαδικασία ηλεκτρόλυσης πιο αποτελεσματική.
3. Πρόληψη της συσσώρευσης υποπροϊόντων: Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης, η διάσπαση του νερού παράγει αέριο υδρογόνου (Η) στην κάθοδο και το αέριο οξυγόνου (ΟΟ) στην άνοδο. Χωρίς θειικό οξύ, η συσσώρευση αυτών των αερίων μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της τρέχουσας ροής, η οποία είναι ανεπιθύμητη. Το θειικό οξύ βοηθά στην εξουδετέρωση των παραγόμενων αερίων, εμποδίζοντας τη συσσώρευση τους.
Πώς λειτουργεί:
Τα μόρια του θειικού οξέος στο νερό διαχωρίζονται σε ιόντα υδρογόνου (Η) και θειικά ιόντα (SO₄2⁻). Αυτά τα ιόντα διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια, καθιστώντας τη λύση πιο αγώγιμη. Τα ιόντα υδρογόνου στη συνέχεια μειώνονται στην κάθοδο, σχηματίζοντας αέριο υδρογόνου:
* 2h⁺ + 2e⁻ → h₂
Στην άνοδο, τα μόρια του νερού οξειδώνονται, παράγουν ιόντα αερίου οξυγόνου και υδρογόνου:
* 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4E⁻
Σημαντική σημείωση: Ενώ το θειικό οξύ αυξάνει την αγωγιμότητα του νερού και καθιστά την ηλεκτρόλυση πιο αποτελεσματική, δεν καταναλώνεται στη συνολική αντίδραση. Η καθαρή αντίδραση παραμένει η αποσύνθεση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο:
2h₂o → 2h₂ + o₂
Συνοπτικά: Το θειικό οξύ δρα ως ηλεκτρολύτης στην ηλεκτρόλυση του νερού, αυξάνοντας την αγωγιμότητα, μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης και την πρόληψη της συσσώρευσης υποπροϊόντων. Αυτό τελικά καθιστά τη διαδικασία πιο αποτελεσματική.
