Princip elektrolyzy síranu měďitého

Elektrolyza

Elektrolyza je elektrochemický proces, při kterém proud prochází z jednoho elekrodu na druhý v ionizovaném roztoku, kterým je elektrolit. V tomto procesu kladné ionty nebo katióny přicházejí k zápornému elekrodu nebo katodě a záporné ionty nebo anionty přicházejí k kladnému elekrodu nebo anodě.

Než porozumíme principu elektrolyzy, měli bychom znát, co je elektrolit nebo definice elektrolitu

Definice elektrolitu

Elektrolit je taková chemikália, jejíž atomy jsou pevně spojeny iontovými vazbami, ale když ji rozpustíme ve vodě, její molekuly se rozdělí na kladně a záporně nabité ionty. Kladně nabité ionty se nazývají katióny, zatímco záporně nabité ionty se nazývají anionty. Oba typy iontů se volně pohybují v roztoku.

Princip elektrolyzy

V iontových vazbách jeden atom ztrácí své valenční elektrony a jiný atom tyto elektrony získá. Jako důsledek se jeden atom stane kladně nabitym iontem a druhý atom se stane záporně nabitym iontem. Díky opačným nábojům se oba atomy vzájemně přitahují a tvoří mezi sebou vazbu, která se nazývá iontová vazba. V iontové vazbě je síla působící mezi ionty Coulombovou silou, která je nepřímo úměrná permitivitě prostředí. Relativní permitivita vody je 80 při 20oC. Takže, když jakákoli chemikálie s iontovou vazbou je rozpustena ve vodě, síla vazby mezi ionty se stává mnohem slabší a proto se její molekuly rozdělují na katióny a anionty, které se volně pohybují v roztoku.

Nyní ponoříme do roztoku dvě kovové tyče a aplikujeme mezi nimi elektrický potenciální rozdíl externě pomocí baterie.

Tyto částečně ponořené tyče jsou technicky označovány jako elekurdy. Elektrod spojený s záporným pólem baterie se nazývá katoda a elektród spojený s kladným pólem baterie se nazývá anoda. Volně se pohybující kladně nabité katióny jsou přitahovány k katodě a záporně nabité anionty jsou přitahovány k anodě. Na katodě kladné katióny berou elektrony od záporné katody a na anodě záporné anionty odevzdávají elektrony kladné anodě. Pro kontinuální převzetí a odevzdání elektronů na katodě a anodě musí být proud elektronů v externím obvodu elektrolytického zařízení. To znamená, že proud pokračuje v cirkulaci po uzavřené smyčce vytvořené baterií, elektrolytem a elektródy. Toto je nejzákladnější princip elektrolyzy.

Elektrolyza síranu měďnatého

Když je síran měďnataný nebo CuSO4 přidán do vody, rozpustí se ve vodě. Protože CuSO4 je elektrolit, rozdělí se na Cu+ + (katión) a SO4 − − (anión) ionty a volně se pohybují v roztoku.

Nyní ponoříme do tohoto roztoku dvě měděné elektródy.

Katióny Cu+ + budou přitahovány k katodě, tj. k elektródu spojenému s záporným pólem baterie. Po dosažení katody každý Cu+ + iont vezme elektrony z ní a stane se neutrálními atomy mědi.

Podobně budou anionty SO4 − − přitahovány k anodě, tj. k elektródu spojenému s kladným pólem baterie. Anionty SO4 − − se pohybují k anodě, kde odevzdají dva elektrony a stanou se radikálem SO4.

Ale protože radikál SO4 nemůže existovat v elektricky neutrálním stavu, napadne měděnou anodu a vytvoří síran měďnataný.

V tomto procesu se po převzetí elektronů neutrální atomy mědi usazují na katodě. Zároveň reaguje SO4 s měděnou anodou a stává se CuSO4, ale ve vodě nemůže existovat jako jednotlivé molekuly, místo toho se CuSO4 rozdě