Kuprisulfaat-elektrolüüsi printsiip

Elektrolüüs

Elektrolüüs on elektrokemiline protsess, kus vool liigub ühest elektroodist teise ioniseeritavas lahuses, mis on elektrolüüt. Selle protsessi käigus tulevad positiivsed ionid või katioonid negatiivsele elektroodile või katoodile ja negatiivsed ionid või anioonid positiivsele elektroodile või anoodile.

Enne elektrolüüsi põhimõistete mõistmist peaksime teadma, mis on elektrolüüt või elektrolüüti definitsioon

Elektrolüüti definitsioon

Elektrolüüt on selline keemikum, mille atome on tugevalt sidunud, ioniliste sidega, kuid kui see lõhustatakse vees, siis selle molekulid jagunevad positiivseteks ja negatiivseteks ionideks. Positiivselt laetud ionid nimetatakse katioonideks ja negatiivselt laetud ionid anioonideks. Mõlemad katioonid ja anioonid liiguvad vabalt lahuses.

Elektrolüüsi põhimõte

Ionilistes sidemetes kaotab üks aatom oma valentselukte ja teine aatom saab neid. Tulemuseks on üks aatom positiivselt laetud ion ja teine aatom negatiivselt laetud ion. Vastupidisel ladungil meeldivad nad üksteist ja moodustavad nende vahel side, mida nimetatakse ioniliseks sidemeks. Ionilises sidemes on ionide vahel tegutseva jõu Coulombi jõud, mis on vastupidiselt proportsionaalne keskkonna dielektrilise permeabilitiga. Vee suhteline permittivsus on 80 kraadides 20oC. Seega, kui mis tahes ioniliselt sidunud keemikum lõhustatakse vees, siis ionide vahelise side tugevus muutub palju nõrgemaks ja seetõttu jagunevad selle molekulid katioonideks ja anioonideks, mis liiguvad vabalt lahuses.

Nüüd upitame lahusesse kaks metallipilkku ja rakendame neile väliselt elektrilise potentsiaalvahe, kasutades akku.

Need osaliselt upitatud pilkud nimetatakse tehniliselt elektroodiks. Elektrood, mis on ühendatud aku negatiivse terminaliga, on tuntud kui katood ja elektrood, mis on ühendatud aku positiivse terminaliga, on tuntud kui anood. Vabalt liiguvad positiivselt laetud katioonid on katoodi pooldatud ja negatiivselt laetud anioonid on anoodi pooldatud. Katoodis võtavad positiivsed katioonid elektronid negatiivsest katoodist ja anoodis andavad negatiivsed anioonid elektronid positiivsele anoodile. Jätkuvalt elektronide võtmiseks ja andmiseks katoodis ja anoodis vastavalt peab olema elektronide vool elektrolüütilise süsteemi välimüüs. See tähendab, et vool jätkub edasi akus, elektrolüütilises süsteemis ja elektroodites loodud sulgudes. See on kõige põhiline elektrolüüsi põhimõte.

Kupri-sulfaadi elektrolüüs

Kui kupri-sulfaat või CuSO4 lisatakse veesse, siis see lõhustub vees. Kuna CuSO4 on elektrolüüt, siis see jaguneb Cu+ + (katioon) ja SO4 − − (anioon) ionideks ja liiguvad vabalt lahuses.

Nüüd upitame lahusesse kaks kupripilkku.

Cu+ + ionid (katioonid) on katoodi poole, st aku negatiivse terminaliga ühendatud elektroodi poole, pooldatud. Katoodil saabub igal Cu+ + ion võtab elektronid sellelt ja muutub neutraalseks kupriaatomiks.

Samuti on SO4 − − (anioon) ionid anoodi poole, st aku positiivse terminaliga ühendatud elektroodi poole, pooldatud. Seega liiguvad SO4 − − ionid anoodi poole, kus nad andavad kaks elektroni ja muutuvad SO4 radikaaliks.

Kuid kuna SO4 radikaal ei saa eksisteerida elektriliselt neutraalses olekus, siis see rünnakupi anoodi ja moodustab kupri-sulfaadi.

Ülaltoodud protsessi käigus, pärast elektronide võtmist, deponeeruvad neutraalsed kupriaatomid katoodile. Samal ajal reageerib SO4 kuprianoodiga ja muutub CuSO4, kuid vees see ei saa eksisteerida üksikutena molekulina, vaid CuSO4 jaguneb Cu