Принцип на електролиза на сулфатен меден електролит

Електролиз

Електролиз е електрохимичен процес, при който ток преминава от един електрод към друг в ионизирано разтвор, което е електролит. В този процес положителните иони или катиони се движат към отрицателния електрод или катод, а отрицателните иони или аниони се движат към положителния електрод или анод.

Преди да разберем принципа на електролиза, трябва да знаем какво е електролит или определение на електролит

Определение на електролит

Електролит е химическо вещество, чиито атоми са силно свързани чрез ионни връзки, но когато го разтворим във вода, молекулите му се разделят на положителни и отрицателни иони. Положително заредените иони се наричат катиони, а отрицателно заредените иони – аниони. И катионите, и анионите се движат свободно в разтвора.

Принцип на електролиза

В ионните връзки един атом губи свои валентни електрони, а друг атом ги получава. Резултатът е, че един атом става положително зареден ион, а другият – отрицателно зареден ион. Заради противоположните заряди те се привличат и формират връзка между тях, наречена ионна връзка. В ионната връзка силата, действаща между ионите, е кулоновата сила, която е обратнопропорционална на диелектричната проницаемост на средата. Относителната диелектрична проницаемост на водата при 20oC е 80. Така, когато някакво вещество, свързано с ионна връзка, е разтворено във вода, силата на връзката между ионите става много по-слаба и затова молекулите му се разделят на катиони и аниони, които се движат свободно в разтвора.

Сега ще погружим две метални пръчки в разтвора и ще приложим електрическа потенциална разлика между пръчките външно чрез батерия.

Тези частично погружени пръчки технически се наричат електроди. Електродът, свързан с отрицателния полюс на батерията, се нарича катод, а електродът, свързан с положителния полюс на батерията, се нарича анод. Свободно движещите се положително заредени катиони се привличат от катода, а отрицателно заредените аниони – от анода. В катода положителните катиони взимат електрони от отрицателния катод, а в анода отрицателните аниони дават електрони на положителния анод. За да има постоянно взимане и даване на електрони в катода и анода, трябва да има поток на електрони във външната верига на електролиза. Това означава, че токът продължава да циркулира около затворената верига, създадена от батерия, електролиз и електроди. Това е най-основният принцип на електролиза.

Електролиз на сулфат на мед

Когато сулфат на мед (CuSO4) е добавен към вода, той се разтваря в нея. Тъй като CuSO4 е електролит, той се разделя на Cu+ + (катион) и SO4 − − (анион) иони, които се движат свободно в разтвора.

Сега ще погружим две медни електроди в този разтвор.

Cu+ + ионите (катиони) ще бъдат привлечени към катода, тоест електрода, свързан с отрицателния полюс на батерията. Когато достигнат до катода, всеки Cu+ + ион ще вземе електрони от него и ще стане нейтрален меден атом.

По същия начин SO4 − − (анион) ионите ще бъдат привлечени от анода, тоест електрода, свързан с положителния полюс на батерията. Така SO4 − − ионите ще се движат към анода, където те ще дадат два електрона и ще станат SO4 радикал.

Но тъй като SO4 радикалът не може да съществува в електрически нейтрално състояние, той ще нападне медния анод и ще образува сулфат на мед.

В горния процес, след като вземат електрони, нейтралните медни атоми се депонират на катода. В същото време, SO4 реагира с медния анод и става CuSO