ELECTROLIZA

Electroliza- noiuni generale

Electroliza este procesul de trecere a curentului electric prin soluia sau topitura unui electrolit i const n dirijarea ionilor spre electrozi, neutralizarea acestora i obinerea de produi noi.

Electroliza apeiExperimental s-a constatat din primul an de studiu al chimiei c prin electroliza apei acidulate se obtine hidrogen si oxigen.Deci in solutie sunt prezenti ionii proveniti prin ionizarea apei si a acidului . 2H2OH 3O++ HO-

Tinand seama de faptul c electrodul negativ, catodul(-) ,are tendinta de a ceda electronii , iar anodul (+) are tendinta de a acepta electroni, procesele mai pot fi scrise sub forma. (-)2H2O +2e H2(g)+2HO(+)2H2OO2(g)+4H+ + 4e Deci la catod se degaja hidrogenul iar la anod oxigenul.

Electroliza NaCl(topitur)La electroliza topiturilor se oxideaza si se reduc ionii electrolitului. Luam ca exemplu procesele ce se petrec la electroliza topiturii clorurii de sodiu NaCl: Schema electrolizei topiturii NaCl: NaCl = Na+ +Cl(-) catod 2Na+ + 2e- Na (reducere) (+) anod 2Cl- -2e- Cl2 (g) (oxidare)

Ecuatia global: 2NaCl 2Na + Cl2 (g)

Electroliza soluiei de KI

ntr-un tub de sticl n form de U se introduc doi electrozi de crbune conectai la o surs de curent continuu . Se pipeteaz n vasul de electroliz n form de U soluie de iodur de potasiu 0,5 M pn la 2/3 din volumul acestuia. Se inchide ntreruptorul i se observ transformrile care au loc la cei doi electrozi. ntrerupe circuitul electric dup 10 minute de funcionare.

n

ramura anodic se introduce 1 cm3 soluie amidon proaspt preparat. Culoarea albastr care apare indic prezena iodului. n ramura catodic a vasului de electroliz se adaug cteva picturi de fenolftalein. Culoarea roie indic prezena unui mediu bazic.

Ecuatiile reaciilor care au loc la electrozi sunt:

Ecuatia reaciei totale care se desfoar la electroliza unei soluii de KI este:

Aplicatiile electrolizeiIndustriile electrochimice reprezinta o ramura cu aplicatii importante pentru economia nationala. Aplicarea electrochimiei permite sa se obtina cantitati mari de produse importante, cum sunt: hidrogenul, oxigenul, clorul, hidroxizii alcalini, peoxizii, oxiclorurile etc.

Prin electroliza substantelor topite se obtin: sodiu, calciu, magneziu, aluminiu si alte metale. Datorita metodelor eletrochimice s-a reusit sa se realizeze pe scara indsutriala obtinerea unor metale ca: bariu, cesiu, litiu etc.

Obtinerea metalelor si nemetalelor

Metalele din grupele I, a II-a si a III-a principala se obtin industrial prin electroliza topiturilor.

Nemetalul care se obtine pe calea electrolizei este fluorul.

Obtinerea aluminiului este un proces tehnologic complex care cuprinde doua etape distincte: obtinerea aluminei din bauxita si electroliza oxidului de aluminiu. Al3+ + 3e- ---> Al(l) (catod) 2 O2- ---> O2(g) + 4e- (anod) 4 Al3+ + 6 O2- ---> 4 Al(l) + 3 O2(g) Oxigenul produs la anod ataca electrodul de carbon, producand CO2, astfel electrodul trebuind schimbat frecvent.

Metoda de purificare a metalelorUna din aplicatiile electrolizei cu anozi activi (care se consuma in decursul electrolizei) este electrorafinarea. Aceasta metoda este utilizata in procesul de obtinere a cuprului de mare puritate si pentru recuperarea metalelor pretioase. La anod : Cu ---> Cu2+ + 2eLa catod: Cu2+ + 2e- ---> Cu Reactia totala: Cu2+ + Cu ---> Cu ---> Cu2+

Metoda de obtinere a unor substante compuse

In prezent cea mai mare cantitate din necesarul mondial de hidroxid de sodiu si de potasiu se obtine prin electroliza solutiilor apoase concentrate de clorura de sodiu, respectiv de potasiu.

Electroplacarea

Consta in aplicarea unui start fin, ornamental si protector al unui metal pe altul. Este o tehnica comuna utilizata pentru a imbunatati aparenta si durabilitatea unor obiecte metalice .

Alte aplicatiiElectroliza se mai utilizeaza in instrumente de masurare ale pH-ului. Aceste instrumente compara pH solutiei cu cel al electrodului corespunzator.

O alta aplicatie este utilizarea electrolizei la eliminarea parului nedorit de pe corp. Eliminarea parului are loc prin aplicarea unei tensiuni foarte mici intr-o solutie de NaCl ce se afla la radacina parului. In urma electrolizei rezulta NaOH ce arde radacina parului, distrugand firul.

Electroliza se mai utilizeaza in industria uleiului comestibil, in instalatiile de intarire a grasimilor atata animale cat si vegetale.

Legile lui FaradayLa trecerea curentului electric printr-un electrolit, adica in timpul electrolizei, au loc cele doua procese distincte: transportul curentului electric de catre ioni; reactile chimice care se produc la electrozi;

Pe baza experimentala, M. Faraday (18321833) a observat ca exista o relatie intre cantitatea de electricitate care trece printrun electrolit si cantitatea de substanta transformata prin electroliza. Aceste observatii l-au condus la enuntarea legilor electrolizei sau legilor lui Faraday.

Prima lege

Cantitatea de substanta transformata la electrod este proportionala cu cantitatea care trece prin electrolit.

Deci: m=kIt=kQ; unde; m=cantitatea de substanta transformata la electroliza in g; I=intensitatea curentului in A; k=constanta de proportionalitate ; Q=cantitatea de curent care trece prin electrolit;

Pentru verificarea experimentala a acestei legi, se trece un curent electric prin mai multe celule electrolitice care sunt legate in serie si care contin acelasi electrolit. Se poate constata ca in fiecare celula electrolitica cantitatea de electrolit descompus este aceeasi prentru aceeasi durata de electroliza. Daca se dubleaza durata de electroliza (sau intensitatea de curent) cantitatea de electrolit descompusa este dublata.

A doua lege

Cantitatile de substanta diferite, transformate la electrozi de aceiasi cantitate de electricitate, sunt proportionale cu echivalentii lor chimici.

La determinarea cantitatii de curent necesara pentru 1 echivalent-gram se tine seama de descarcarea unui ion monovalent necesita un electron si ca 1 echivalent-gram reprezinta N (numarul lui Avogadro) ioni monovalenti.

Aceasta

cantitate de electricitate se numeste un faraday si are simbol F. Deci un faraday reprezinta cantitatea de electricitate necesara pentru a transforma la electroliza un echivalent-gram dintr-o substanta.

Importanta electrolizei Prin

electroliza se obtin mai multe produse chimice importante: hidroxidul de sodiu rezulta prin electroliza unei soluti apoase de clorura de sodiu odata cu clorul si hidrogenul.

Tot pe cale electronica se prepara hipocloritii de potasiu si de sodiu (KClO3, NaClO3), permanganatul de potasiu (KmnO4); prin descompunerea electrolitica a apei se obtin cantitati mari de oxigen si hidrogen etc. In metalurgie se aplica electroliza pentru extragerea unor metale din compusi, de exemplu Na, Al, sau la rafinarea Cu, Zn, Pb etc.

http://www.trilulilu.ro/altitude/4448cf824a3382 http://www.youtube.com/watch?v=uZFv6Q8x 2_U