اصل الکترولیز الکترولیت سولفات مس

الکترولیز

الکترولیز فرآیند الکتروشیمیایی است که در آن جریان بین دو الکترود در محلول یونی که الکترولیت نامیده می‌شود، عبور می‌کند. در این فرآیند، یون‌های مثبت یا کاتیون‌ها به الکترود منفی یا کاتد و یون‌های منفی یا آنیون‌ها به الکترود مثبت یا آند می‌آیند.

قبل از درک اصل الکترولیز، باید بدانیم چه چیزی الکترولیت یا تعریف الکترولیت است

تعریف الکترولیت

الکترولیت چنین ماده‌ای شیمیایی است که اتم‌های آن با پیوندهای یونی به هم متصل شده‌اند اما وقتی آن را در آب حل می‌کنیم، مولکول‌های آن به یون‌های مثبت و منفی تقسیم می‌شوند. یون‌های مثبت شارژ شده به عنوان کاتیون‌ها و یون‌های منفی شارژ شده به عنوان آنیون‌ها شناخته می‌شوند. هر دو گروه کاتیون‌ها و آنیون‌ها در محلول آزاد حرکت می‌کنند.

اصل الکترولیز

در پیوندهای یونی، یک اتم الکترون‌های ولانس خود را از دست می‌دهد و اتم دیگری الکترون‌ها را دریافت می‌کند. به عنوان نتیجه، یک اتم به یون مثبت شارژ شده تبدیل می‌شود و اتم دیگری به یون منفی شارژ شده تبدیل می‌شود. به دلیل شارژهای مخالف، هر دو به هم جذب می‌شوند و یک پیوند بین آنها تشکیل می‌شود که پیوند یونی نامیده می‌شود. در پیوند یونی، نیروی عمل کننده بین یون‌ها نیروی کولمبی است که با قابلیت الکتریکی محیط به صورت معکوس تناسب دارد. قابلیت نسبی الکتریکی آب در ۲۰ درجه سانتیگراد ۸۰ است. بنابراین، هر زمان که هر ماده‌ای با پیوند یونی در آب حل شود، قدرت پیوند بین یون‌ها بسیار ضعیف‌تر می‌شود و در نتیجه مولکول‌های آن به کاتیون‌ها و آنیون‌ها تقسیم می‌شوند و آزادانه در محلول حرکت می‌کنند.

حالا ما دو میله فلزی را در محلول فرو خواهیم برد و تفاوت پتانسیل الکتریکی بین میله‌ها را با یک باتری اعمال خواهیم کرد.

این میله‌های نیمه فروبرده به طور فنی الکترود نامیده می‌شوند. الکترود متصل به پایانه منفی باتری کاتد و الکترود متصل به پایانه مثبت باتری آند نامیده می‌شود. یون‌های مثبت شارژ شده آزادانه به کاتد جذب می‌شوند و یون‌های منفی شارژ شده به آند جذب می‌شوند. در کاتد، یون‌های مثبت الکترون‌ها را از کاتد منفی دریافت می‌کنند و در آند، یون‌های منفی الکترون‌ها را به آند مثبت می‌دهند. برای ادامه دریافت و دادن الکترون‌ها در کاتد و آند به ترتیب، باید جریان الکترون‌ها در مدار خارجی الکترولیت وجود داشته باشد. یعنی، جریان ادامه دارد در حلقه بسته ایجاد شده توسط باتری، الکترولیت و الکترود‌ها. این اصل اساسی‌ترین اصل الکترولیز است.

الکترولیز سولفات مس

هر زمان که سولفات مس یا CuSO4 به آب اضافه می‌شود، در آب حل می‌شود. چون CuSO4 یک الکترولیت است، به Cu+ + (کاتیون) و SO4 − − (آنیون) تقسیم می‌شود و آزادانه در محلول حرکت می‌کنند.

حالا ما دو الکترود مسی را در آن محلول فرو خواهیم برد.

یون‌های Cu+ + (کاتیون) به کاتد یعنی الکترود متصل به پایانه منفی باتری جذب می‌شوند. هنگام رسیدن به کاتد، هر یون Cu+ + الکترون‌ها را از آن دریافت می‌کند و به اتم‌های مس نیوترال تبدیل می‌شود.

به همین ترتیب یون‌های SO4 − − (آنیون) به آند یعنی الکترود متصل به پایانه مثبت باتری جذب می‌شوند. بنابراین یون‌های SO4 − − به آند حرکت می‌کنند که در آنجا دو الکترون را می‌دهند و به رادیکال SO4 تبدیل می‌شوند.

اما چون رادیکال SO4 نمی‌تواند در حالت الکتریکی نیوترال وجود داشته باشد، به آند مس حمله می‌کند و سولفات مس را تشکیل می‌دهد.