Przeczytaj
Aparat Hofmanna
Do rozkładu cząsteczek wody na cząsteczki tlenu i wodoru może posłużyć nam aparat Hofmannaaparat Hofmanna, nazywany także eudiometrem Hofmanna. Został on skonstruowany w 1866 r. przez Augusta Wilhelma von Hofmanna. Proces, który w nim zachodzi, to elektrolizaelektroliza wody.
Aparat Hofmanna składa się z dwóch szklanych rurek z podziałką, na szczycie których znajdują się kraniki. Obie rurki są połączone z pojemnikiem na wodę.
Zasada działania jest taka – na katodzie zachodzi redukcjaredukcja i wydzielenie się cząsteczkowego wodoru, a na anodzie utlenienieutlenienie z wydzieleniem cząsteczkowego tlenu.
Aparat napełnia się wodą destylowaną z dodatkiem kwasu siarkowego(VI) bądź innego elektrolituelektrolitu. Mieszaninę wprowadza się do aparatu tak, aby poziom cieczy osiągnął maksymalny poziom w obu rurkach. Na ich końcach znajdują się korki z elektrodamielektrodami platynowymi, które podpina się do źródła prądu. KatodęKatodę podłącza się do ujemnego bieguna baterii, a anodęanodę do dodatniego.
Podczas elektrolizy na elektrodach zachodzą następujące reakcje połówkowe:
Podczas procesu można zaobserwować, że woda jest wypierana przez gaz z obu rurek. Po zakończeniu eksperymentu, na skali można odczytać, jaki jest poziom wody w każdej rurce. Tam, gdzie znajdowała się anoda, poziom wody jest znacznie wyższy niż w przypadku rurki z katodą. Stosunek objętości gazów zebranych nad powierzchnią wody powinien wynosić 1:2, czyli tyle, ile moli gazów otrzymujemy podczas rozkładu dwóch moli wody.
Zastanów się, w którym kierunku przepływa prąd podczas elektrolizy?
Proces, zachodzący na elektrodach w aparacie Hofmanna, nazywamy elektrolizą wody. W celu przeprowadzenia elektrolizy należy do układu podłączyć źródło prądu oraz dodać odrobinę elektrolitu.
Nie należy mylić ogniwa galwanicznego z elektrolizerem. Różnica w tych dwóch układach polega na tym, że w ogniwach galwanicznych prąd jest wytwarzany przez reakcje chemiczne zachodzące w ogniwie, natomiast w elektrolizerze musi być podłączone zewnętrze źródło prądu, aby mogła zajść reakcja.
W elektrolizerze katoda ma ładunek ujemny, a anoda dodatni – na odwrót jest w ogniwach galwanicznych.
Na katodzie zawsze zachodzi reakcja redukcji, a na anodzie zawsze reakcja utlenienia, niezależnie od tego, czy jest to ogniwo galwaniczne, czy elektrolizer.
Słownik
laboratoryjne urządzenie do elektrolitycznego rozkładu wody
(gr. ḗlektron „bursztyn”, hodós „droga”) układ złożony z przewodnika elektronowego (metal, półprzewodnik), stykającego się z przewodnikiem jonowym (najczęściej ciekły elektrolit), w którym może przebiegać reakcja elektrodowa utleniania albo redukcji
(gr. ḗlektron „bursztyn”, lýsis „rozłożenie”) podstawowy proces elektrochemiczny, polegający na chemicznej przemianie składników elektrolitu, a często i materiału elektrod, przebiegającej na elektrodach pod wpływem przepływu prądu elektrycznego
(gr. ḗlektron „bursztyn”, lytós „rozpuszczalny”) przewodnik elektryczny jonowy, w którym poruszające się jony przenoszą ładunki elektryczne, a przewodzenie prądu zawsze jest związane z transportem masy
(łac. oxidatio „utlenianie”) oksydacja; proces, polegający na oddaniu elektronu (elektronów) przez jon, atom lub grupę atomów, w wyniku czego podwyższa się stopień utlenienia pierwiastka, którego drobiny oddają elektrony
(łac. reduco „zmniejszenie, ograniczenie, zniżenie”) proces polegający na pobraniu elektronu (elektronów) przez jon lub atom, w wyniku czego maleje stopień utlenienia pierwiastka
(gr. kata „w dół”, hodós „ścieżka”) w elektrochemii — w ogniwie galwanicznym i elektrolizerze to elektroda, na której zachodzi reakcja redukcji
(gr. ana „w górę”, hodós „ścieżka”) w elektrochemii — w ogniwie elektrochemicznym (ogniwo galwaniczne) i elektrolizerze to elektroda, na której zachodzi reakcja utlenienia
Bibliografia
Atkins P., Jones L., Chemia ogólna. Cząstki, materia, reakcje, Warszawa 2018.
Von Hofmann A. W., Introduction to Modern Chemistry: Experimental and Theoretic; Embodying Twelve Lectures Delivered in the Royal College of Chemistry, London - Primary Source Edition, London 2013.
Sobczak J., Pazdro K., Dobkowska Z., Chemia. Słownik szkolny, Warszawa 1993.