Principi de l'electròlisi de l'electròlit de sulfat de cobre

Electròlisi

L'electròlisi és un procés electroquímic en què la corrent passa d'un elèctrode a un altre en una solució ionitzada que és un electròlit. En aquest procés, els ions positius o cations arriben a l'elèctrode negativa o càtode i els ions negatius o anions arriben a l'elèctrode positiva o ànode.

Abans de comprendre el principi de l'electròlisi, hauríem de saber què és un electròlit o definició d'electròlit

Definició d'electròlit

Un electròlit és un compost químic els àtoms del qual estan fortement units per enllaços iònics, però quan es dissol en aigua, les seves molècules es descomponen en ions positius i negatius. Els ions carregats positivament s'anomenen cations, mentre que els ions carregats negativament s'anomenen anions. Tots dos tipus d'ions es mouen lliurement en la solució.

Principi de l'electròlisi

En els enllaços iònics, un àtom perd els seus electrons de valència i un altre àtom n'acull. Com a resultat, un àtom es converteix en un ion carregat positivament i un altre àtom es converteix en un ion carregat negativament. Degut a la càrrega oposada, tots dos s'atracen i formen un enllaç entre ells anomenat enllaç iònic. En l'enllaç iònic, la força que actua entre els ions és la força coulòmbica, que és inversament proporcional a la permittivitat del mitjà. La permittivitat relativa de l'aigua és 80 a 20oC. Per tant, quan qualsevol compost amb enllaç iònic es dissol en aigua, la força d'enllaç entre els ions esdevé molt més feble i, per tant, les seves molècules es descomponen en cations i anions que es mouen lliurement en la solució.

Ara immergirem dos barres metàl·liques en la solució i aplicarem una diferència de potencial elèctric entre les barres externament mitjançant una bateria.

Aquests rods parcialment immersos es coneixen tècnicament com a elèctrodes. L'elèctrode connectada amb el terminal negatiu de la bateria es coneix com a càtode i l'elèctrode connectada amb el terminal positiu de la bateria es coneix com a ànode. Els cations carregats positivament que es mouen lliurement són atraïts pel càtode i els anions carregats negativament són atraïts pel ànode. Al càtode, els cations positius prenen electrons del càtode negatiu i al ànode, els anions negatius donen electrons a l'ànode positiu. Per tal de continuar prenent i donant electrons al càtode i al ànode respectivament, hi ha de haver un flux d'electrons en el circuit extern de l'electrolít. Això vol dir que, corrent continua circulant al voltant del bucle tancat creat per la bateria, l'electrolít i els elèctrodes. Aquest és el principi més bàsic de l'electròlisi.

Electròlisi del sulfat de cobre

Quan es afegeix sulfat de cobre o CuSO4 a l'aigua, es dissol en aquesta. Com que el CuSO4 és un electròlit, es descompon en Cu+ + (cation) i SO4 − − (anion) i es mouen lliurement en la solució.

Ara immergirem dos elèctrodes de cobre en aquesta solució.

Els ions Cu+ + (cation) seran atraïts cap al càtode, és a dir, l'elèctrode connectada amb el terminal negatiu de la bateria. Quan arriben al càtode, cada ion Cu+ + pren electrons d'aquest i es converteix en àtoms de cobre neutrals.

De manera similar, els ions SO4 − − (anion) seran atraïts pel ànode, és a dir, l'elèctrode connectada amb el terminal positiu de la bateria. Per tant, els ions SO4 − − es mouen cap al ànode on donen dos electrons i es converteixen en radicals SO4.

Però, ja que el radical SO4 no pot existir en un estat neutre elèctric, ataca l'ànode de cobre i forma sulfat de cobre.

En aquest procés, després de prendre els electrons, els àtoms de cobre neutrals es deposen en el càtode. Al mateix temps, el SO4 reacciona amb l'ànode de cobre i es converteix en CuSO4, però en aigua no pot existir com a molècules individuals, sinó que el CuSO4 es descompondrà en Cu+ +, SO4