Електроліз води
Процес електролізу – це окислювально-відновна реакція, можлива тільки під дією електрики. Електроліз протікає в розплавах і розчинах. У лабораторіях для отримання чистих газів – водню і кисню – проводять електроліз води.
Що таке електроліз
Для здійснення процесу електролізу в розчин або в розплав поміщають два електроди, підключених до протилежних полюсів джерела струму. В якості електродів найчастіше використовується метал або графіт, так як ці матеріали пропускають електричний струм.
Під дією електрики електрод, підключений до негативного полюса, стає катодом, а електрод, з’єднаний з позитивним полюсом, перетворюється в анод. Катод і анод притягують протилежні іони: до катода направляються позитивно заряджені катіони, до анода – негативно заряджені аніони.
Катод є окислювачем, на ньому відбувається процес відновлення катіонів. На аноді протікає процес окислення: анод відновлює аніони і окислюється.
Процес електролізу можна розділити на два етапи. Спочатку відбувається дисоціація – розпад електроліту (розчину або розплаву) на іони. Потім протікають реакції на електродах.
Якщо пропустити через воду електричний струм, рідина почне диссоціюватися на складові молекулу води атоми. В результаті процесу електролізу води отримують кисень і водень. Однак в залежності від природи електродів можна отримати озон і перекис водню.
Схема електролізу води:
Анод:
2H2O → O2 + 4H + + 4e-;
Катод:
4H + + 4e – → 2H2.
Або:
Анод:
3H2O → O3 + 6e – + 6H +;
Катод:
O2 + 2H2O + 2e – → H2O2 + 2OH-.
Загальне рівняння:
2H2O → 2H2 + O2.
Вода – слабкий електроліт, тому електроліз чистої, дистильованої води протікає повільно або не йде зовсім. Для прискорення процесу в воду додають сильний електроліт, що збільшує провідність електричного струму.
Електроліт вибирається так, щоб виключити конкуренцію між катіонами електроліту і катіонами води (H +). В іншому випадку водень НЕ буде проведений. Щоб виключити конкуренцію, необхідно підібрати електроліт, катіони якого матимуть менший електродний потенціал, ніж H + води. На роль катіона електроліту підходять:
- Li +; Rb +; K +; Cs +; Ba2 +; Sr2 +; Ca2 +; Na +; Mg2 +.
Для виключення конкуренції аніонів, навпаки, підбирають електроліт з аніонами більшого електродного потенціалу, ніж аніон OH – води. В якості такого електроліту застосовується луг для освіти гідроксильного іона OH-.
Для електролізу води використовуються сильні луги: гідроксид калію (KOH) чи натрію (NaOH). У деяких випадках застосовується сильна кислота, наприклад, H2SO4.
Що ми дізналися?
Електроліз – процес освіти і осідання на електродах іонів речовини під дією електричного струму. Вода розділяється на катіони водню і аніони кисню. Позитивні катіони рухаються до катода, негативні аніони – до анода. У деяких випадках вода дисоціюють на озон і перекис водню. Через низьку здатності до дисоціації в воду додається сильний електроліт, що не заважає утворенню водню і кисню. Найчастіше додається луг або сильна кислота.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)