Ποια είναι η διαδικασία εκκίνησης μιας χημικής αντίδρασης με τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ηλεκτρολυτικού διαλύματος;
1. Ηλεκτρολυτική λύση:
* Ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα είναι μια λύση που διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι περιέχει ιόντα (φορτισμένα σωματίδια) που είναι ελεύθερα να κινηθούν.
* Αυτά τα διαλύματα σχηματίζονται τυπικά όταν οι ιοντικές ενώσεις (άλατα) διαλύονται σε διαλύτη όπως το νερό.
* Παραδείγματα περιλαμβάνουν υδατικά διαλύματα χλωριούχου νατρίου (NaCl), θειικό χαλκό (CUSO 4 ), ή ιωδιούχο κάλιο (KI).
2. Ηλεκτρόδια:
* Δύο ηλεκτρόδια βυθίζονται στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα.
* Τα ηλεκτρόδια είναι συνήθως κατασκευασμένα από αγώγιμα υλικά όπως πλατίνα, γραφίτη ή μέταλλο.
* Ένα ηλεκτρόδιο συνδέεται με τον θετικό ακροδέκτη μιας πηγής ισχύος DC (η άνοδος) και η άλλη στον αρνητικό τερματικό (η κάθοδος).
3. Ηλεκτρικό ρεύμα:
* Όταν περνάει ένα ηλεκτρικό ρεύμα DC μέσω της λύσης, συμβαίνουν τα ακόλουθα:
* Στην άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο): Τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα (Anions) κινούνται προς την άνοδο και χάνουν ηλεκτρόνια (οξείδωση). Αυτή είναι η οξείδωση μισή αντίδραση .
* Στην κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο): Τα θετικά φορτισμένα ιόντα (κατιόντα) κινούνται προς την κάθοδο και κερδίζουν ηλεκτρόνια (μείωση). Αυτή είναι η μείωση της μισής αντίδρασης .
4. Χημικές αντιδράσεις:
* Οι αντιδράσεις οξείδωσης και μείωσης που εμφανίζονται στα ηλεκτρόδια οδηγούν στο σχηματισμό νέων ουσιών.
* Οι ειδικές χημικές αντιδράσεις εξαρτώνται από τη φύση του ηλεκτρολύτη και τα ηλεκτρόδια που χρησιμοποιούνται.
* Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης του νερού (χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια αδρανών), το αέριο υδρογόνου παράγεται στην κάθοδο και το αέριο οξυγόνου στην άνοδο.
Βασικά σημεία:
* Οι νόμοι της ηλεκτρόλυσης του Faraday: Αυτοί οι νόμοι ποσοτικοποιούν τη σχέση μεταξύ της ποσότητας της παραγόμενης ουσίας και της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που διέρχεται από το διάλυμα.
* ηλεκτρολυτικά κύτταρα: Η ρύθμιση που χρησιμοποιείται για ηλεκτρόλυση ονομάζεται ηλεκτρολυτικό κύτταρο.
* Εφαρμογές ηλεκτρόλυσης:
* Electroplating: Επικάλυψη μεταλλικής επιφάνειας με άλλο μέταλλο.
* Παραγωγή μετάλλων: Αποκτώντας καθαρά μέταλλα από τα μεταλλεύμα τους.
* Ηλεκτροχημική σύνθεση: Δημιουργώντας νέες ενώσεις ελέγχοντας τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.
Συνοπτικά, η ηλεκτρόλυση είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την οδήγηση των χημικών αντιδράσεων χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια για να εξαναγκαστούν οι αντιδράσεις οξείδωσης και μείωσης να εμφανίζονται στα ηλεκτρόδια, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό νέων ουσιών.
