Principio de la Electrólisis del Electrolito de Sulfato de Cobre

Электролиз

Электролиз - это электрохимический процесс, при котором ток проходит от одного электрода к другому в ионизированном растворе, который является электролитом. В этом процессе положительные ионы или катионы переходят к отрицательному электроду или катоду, а отрицательные ионы или анионы переходят к положительному электроду или аноду.

Прежде чем понять принцип электролиза, мы должны знать, что такое электролит или определение электролита

Определение электролита

Электролит - это химическое вещество, атомы которого атомы которого связаны ионными связями, но когда мы растворяем его в воде, его молекулы разделяются на положительные и отрицательные ионы. Положительно заряженные ионы называются катионами, а отрицательно заряженные ионы - анионами. Оба типа ионов свободно перемещаются в растворе.

Принцип электролиза

В ионных связях один атом теряет свои валентные электроны, а другой атом получает электроны. В результате один атом становится положительно заряженным ионом, а другой атом становится отрицательным ионом. Из-за противоположных зарядов они притягиваются друг к другу и образуют связь между ними, называемую ионной связью. В ионной связи сила, действующая между ионами, является кулоновской силой, которая обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости среды. Относительная диэлектрическая проницаемость воды составляет 80 при 20oC. Поэтому, когда любое вещество, связанное ионными связями, растворяется в воде, сила связи между ионами становится намного слабее, и поэтому его молекулы распадаются на катионы и анионы, которые свободно перемещаются в растворе.

Теперь мы погрузим два металлических стержня в раствор и применим к ним электрическую разность потенциалов, подключив их к батарее.

Эти частично погруженные стержни технически называются электродами. Электрод, подключенный к отрицательному выводу батареи, называется катодом, а электрод, подключенный к положительному выводу батареи, называется анодом. Свободно перемещающиеся положительно заряженные катионы притягиваются катодом, а отрицательно заряженные анионы - анодом. На катоде положительные катионы принимают электроны от отрицательного катода, а на аноде отрицательные анионы отдают электроны положительному аноду. Для постоянного принятия и отдачи электронов на катоде и аноде соответственно, должен быть поток электронов во внешней цепи электролизера. Это означает, что ток продолжает циркулировать по замкнутому контуру, созданному батареей, электролизером и электродами. Это самый основной принцип электролиза.

Электролиз сульфата меди

Когда сульфат меди или CuSO4 добавляется в воду, он растворяется в воде. Поскольку CuSO4 является электролитом, он распадается на Cu+ + (катион) и SO4 − − (анион) ионы, которые свободно перемещаются в растворе.

Теперь мы погрузим два медных электрода в этот раствор.

Ионы Cu+ + (катионы) будут притягиваться к катоду, то есть к электроду, подключенному к отрицательному выводу батареи. Достигнув катода, каждый ион Cu+ + будет принимать электроны от него и становиться нейтральными атомами меди.

Аналогичным образом ионы SO4 − − (анионы) будут притягиваться анодом, то есть электродом, подключенным к положительному выводу батареи. Таким образом, ионы SO4 − − будут двигаться к аноду, где они отдадут два электрона и станут радикалом SO4.

Но поскольку радикал SO4 не может существовать в электрически нейтральном состоянии, он будет атаковать медный анод и образует сульфат меди.

В вышеописанном процессе после принятия электронов нейтральные атомы меди осаждаются на катоде. В то же время, SO4 реагирует с медным анодом и становится CuSO4, но в воде оно не может существовать как отдельные молекулы, вместо этого CuSO4 распадается на Cu+ +, SO4