Ποια είναι η εξίσωση αντίδρασης του νερού ηλεκτρόλυσης με ηλεκτρόδια χαλκού;

Η ηλεκτρόλυση νερού με ηλεκτρόδια χαλκού παράγει αέριο υδρογόνου στην κάθοδο και το αέριο οξυγόνου στην άνοδο. Ωστόσο, τα ηλεκτρόδια χαλκού παίζουν επίσης ρόλο στην αντίδραση. Εδώ είναι η κατανομή:

Συνολική αντίδραση:

2H₂O (l) → 2H₂ (g) + o₂ (g)

κάθοδος (μείωση):

2H⁺ (aq) + 2e⁻ → h₂ (g)

* Τα ιόντα υδρογόνου (Η) μειώνονται σε αέριο υδρογόνου (Η) στην κάθοδο.

* Ο χαλκός είναι καλός αγωγός και δεν αντιδρά εύκολα με ιόντα υδρογόνου, έτσι λειτουργεί ως αδρανής ηλεκτρόδιο.

άνοδο (οξείδωση):

2H₂O (l) → O₂ (g) + 4H⁺ (aq) + 4e⁻

* Τα μόρια του νερού οξειδώνονται σε αέριο οξυγόνου (ΟΟ) και ιόντα υδρογόνου (Η) στην άνοδο.

* Βασικά, η άνοδος του χαλκού μπορεί να αντιδράσει με ιόντα οξυγόνου, σχηματίζοντας οξείδιο του χαλκού (CuO):

2CU (s) + o₂ (g) → 2cuo (s)

Το στρώμα οξειδίου του χαλκού μπορεί στη συνέχεια να διαλυθεί στο νερό, σχηματίζοντας ιόντα χαλκού (Cu2⁺):

Cuo (s) + h₂o (l) → cu²⁺ (aq) + 2OH⁻ (aq)

καθαρό αποτέλεσμα:

Η συνολική αντίδραση είναι η αποσύνθεση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Ωστόσο, η άνοδος του χαλκού είναι επίσης οξειδωμένη, σχηματίζοντας οξείδιο του χαλκού και στη συνέχεια ιόντα χαλκού. Αυτό σημαίνει ότι το διάλυμα θα γίνει σταδιακά πιο όξινο λόγω του σχηματισμού ιόντων Η, και θα περιέχει επίσης ιόντα χαλκού.

Σημαντική σημείωση:

Το στρώμα οξειδίου του χαλκού μπορεί τελικά να εμποδίσει την αντίδραση, καθώς σχηματίζει ένα μονωτικό στρώμα στην άνοδο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ηλεκτρόλυση νερού με ηλεκτρόδια χαλκού δεν είναι γενικά η προτιμώμενη μέθοδος και χρησιμοποιούνται συνήθως άλλα υλικά όπως η πλατίνα ή το νικέλιο.