Πώς χρησιμοποιείται η ηλεκτρόλυση για τον διαχωρισμό του αλμυρού νερού;
1. Ρύθμιση:
* Ηλεκτρολυτικό κύτταρο: Ένα δοχείο με δύο ηλεκτρόδια (άνοδο και κάθοδο) από αδρανές υλικό όπως πλατίνα ή γραφίτη.
* Λύση αλμυρού νερού: Το δοχείο είναι γεμάτο με αλμυρού νερού (NaCl διαλύεται σε νερό).
* Πηγή ενέργειας: Μια πηγή τροφοδοσίας άμεσης ρεύματος (DC) συνδέεται με τα ηλεκτρόδια.
2. Διαδικασία:
* ηλεκτρόλυση: Όταν η πηγή ισχύος DC είναι ενεργοποιημένη, ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω του διαλύματος αλμυρού νερού.
* ηλεκτροχημικές αντιδράσεις:
* άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο): Τα ιόντα χλωρίου (Cl-) προσελκύονται από την άνοδο και χάνουν ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας αέριο χλωρίου (CL2):
2cl- → cl2 + 2e-
* Καθεάνα (αρνητικό ηλεκτρόδιο): Τα ιόντα νατρίου (Na+) προσελκύονται από την κάθοδο και κερδίζουν ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας μέταλλο νατρίου (NA):
2NA + + 2E- → 2NA
* Συλλογή προϊόντων:
* Το αέριο χλωρίου συλλέγεται στην άνοδο.
* Το μέταλλο νατρίου αντιδρά με νερό αμέσως, σχηματίζοντας υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) και αέριο υδρογόνου (Η2).
2NA + 2H2O → 2NAOH + H2
3. Συνολική αντίδραση:
Η συνολική αντίδραση μπορεί να συνοψιστεί ως:
2NACL + 2H2O → CL2 + H2 + 2NAOH
Σημαντικές σημειώσεις:
* Ασφάλεια: Η ηλεκτρόλυση του αλμυρού νερού είναι μια δυνητικά επικίνδυνη διαδικασία λόγω της παραγωγής εύφλεκτου αερίου υδρογόνου και διαβρωτικού αερίου χλωρίου. Θα πρέπει να εκτελείται μόνο με κατάλληλες προφυλάξεις ασφαλείας και σε μια καλά αεριζόμενη περιοχή.
* Βιομηχανικές εφαρμογές: Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία για την παραγωγή χλωρίου, υδροξειδίου του νατρίου και αερίου υδρογόνου.
Συνοπτικά:
Η ηλεκτρόλυση χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα για να διασπάσει τους ιοντικούς δεσμούς σε αλμυρό νερό, χωρίζοντάς το στα συστατικά του στοιχεία, το χλώριο και το νάτριο. Αυτή η διαδικασία έχει σημαντικές βιομηχανικές εφαρμογές για την παραγωγή διαφόρων χημικών ουσιών.
