Przeczytaj
Dlaczego związki chemiczne przewodzą prąd elektryczny?
Chemicznie czysta woda nie ulega elektrolizieelektrolizie. Ma to związek z małą ilością jonów zdolnych przewodzić prąd. Wzrost przewodnictwa elektrycznego wody następuje po dodaniu do niej substancji, takich jak: wodne roztwory soli, wodorotlenki, kwasy oraz zasady.
Z uwagi na zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego, związki chemiczne dzieli się na dwie grupy:
ElektrolityElektrolity, pod wpływem wody lub innych rozpuszczalników polarnych, ulegają dysocjacji elektrolitycznejdysocjacji elektrolitycznej, czyli samorzutnemu rozpadowi na jony. Dla proces ten można sobie wyobrazić w następujący sposób:
W momencie, gdy w roztworze znajduje się wystarczająca ilość jonów oraz zostanie przyłożone źródło prądu stałego, zachodzi wymuszony proces migracji jonów – elektroliza. W układach, takich jak wodny roztwór , można utlenićutlenić lub zredukowaćzredukować więcej niż jeden rodzaj indywiduów, a do określenia najbardziej prawdopodobnego procesu utlenienia używa się standardowych potencjałów redukcjistandardowych potencjałów redukcji.
Przewidywanie produktów elektrolizy prowadzonej w roztworach wodnych na elektrodach obojętnych
Podczas przewidywania produktów elektrolizy wykorzystuje się wartości ich potencjałów. Na tej podstawie skonstruowano szereg napięciowy metali.
Elektroda | Indeks dolny 00[V] | Elektroda | Indeks dolny 00 [V] |
-3,04 | -0,26 | ||
-2,92 | -0,25 | ||
-2,91 | -0,14 | ||
-2,76 | -0,13 | ||
-2,71 | -0,04 | ||
-2,36 | 0,00 | ||
-1,70 | +0,34 | ||
-1,18 | +0,80 | ||
-0,76 | +0,85 | ||
-0,74 | +1,19 | ||
-0,44 | +1,50 |
Indeks górny Tabela 1. Potencjały standardowe Indeks dolny 00 metali. Opracowano na podstawie „Wybrane wzory i tabele fizykochemiczne na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki” Centralnej Komisji Egzaminacyjnej. Indeks górny koniecTabela 1. Potencjały standardowe Indeks dolny 00 metali. Opracowano na podstawie „Wybrane wzory i tabele fizykochemiczne na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki” Centralnej Komisji Egzaminacyjnej.
Wartość potencjału decyduje o kolejności wydzielania metali i niemetali na elektrodach.
Kolejność rozkładu substancji na katodzie | Kolejność rozkładu substancji na anodzie |
---|---|
kationy metali ciężkich (znajdujących się za glinem w szeregu napięciowym), | aniony kwasów beztlenowych, |
Pamiętaj! W roztworach wodnych nie będzie zachodziła redukcja kationów metali lekkich (znajdujących się w szeregu napięciowym przed glinem). | Pamiętaj! W roztworze wodnym nie ulegają utlenianiu aniony kwasów tlenowych. |
Podczas elektrolizy roztworu wodnego, zawierającego:
kilka kationów – jako pierwszy redukuje się kation o najwyższym potencjale standardowym, następnie kolejno kationy o coraz niższych potencjałach;
kilka anionów – jako pierwszy utlenia się anion o najniższym potencjale standardowym, a w następnej kolejności aniony o coraz wyższym potencjale.
Im bardziej szlachetny metal, tym łatwiej ulega redukcji na katodzie.
Procesy elektrodowe
Zakładając, że elektrolizę prowadzi się, używając elektrod obojętnychelektrod obojętnych (np. platyna) i poddając jej wodne roztwory elektrolitów, możliwe procesy elektrodowe można przedstawić następująco:
Elektroliza kwasu beztlenowego HX | ||
---|---|---|
stężenie kwasu maleje, pH rośnie |
Elektroliza kwasu tlenowego | ||
---|---|---|
| ||
ubywa wody, stężenie kwasu rośnie, pH maleje |
Elektroliza zasad | ||
---|---|---|
| ||
ubywa wody, stężenie zasady rośnie, pH rośnie |
Elektroliza soli | ||
---|---|---|
zachodzi zgodnie z omówionymi powyżej regułami dotyczącymi kationu metalu i anionu reszty kwasowej | ||
|
| |
rośnie stężenie jonów , pH rośnie | rośnie stężenie jonów , pH maleje |
Słownik
(gr. ḗlektron „bursztyn”, hodós „droga”) chem. układ złożony z przewodnika elektronowego (metal, półprzewodnik), stykającego się z przewodnikiem jonowym (najczęściej ciekły elektrolit), w którym może przebiegać reakcja elektrodowa utleniania‑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”) chem. przewodnik elektryczny jonowy (zwany też przewodnikiem drugiego rodzaju), w którym poruszające się jony przenoszą ładunki elektryczne, a przewodzenie prądu zawsze jest związane z transportem masy
(łac. dissociatio „rozdzielenie”) samorzutny proces rozpadu cząsteczek elektrolitów (kwasów, zasad, soli) w roztworach, na dodatnio i ujemnie naładowane cząstki, tj. jony, pod wpływem działania rozpuszczalnika
(łac. oxidatio „utlenianie”) oksydacja; chem. proces polegający na oddaniu elektronu (elektronów) przez jon, atom lub grupę atomów, w wyniku czego podwyższa się stopień utlenienia pierwiastka, który oddaje elektrony
(łac. reduco „zmniejszenie, ograniczenie, zniżenie”) chem. proces polegający na pobraniu elektronu (elektronów) przez jon lub atom, w wyniku czego maleje stopień utlenienia pierwiastka
(standardowy potencjał elektrochemiczny EIndeks górny 00 ) określa tendencję do oddawania elektronów przez indywiduum chemiczne; wartości standardowych potencjałów redukcji są wyznaczone w warunkach standardowych (temperatura 25ºC, ciśnienie 1 atm.) i są ujęte w tablicach chemicznych
Bibliografia
Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Chemia. Repetytorium. Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa - Bielsko‑Biała 2010.