Կոպրի սուլֆատի էլեկտրոլիզի սկզբունքը

Էլեկտրոլիզ

Էլեկտրոլիզը էլեկտրոքիմիական գործընթաց է, որը հոսանքը անցնում է մի էլեկտրոդից մյուսին իոնավորված լուծույթում, որը էլեկտրոլիտ է։ Այս գործընթացում դրական իոնները կամ կատիոնները գալիս են բացասական էլեկտրոդի կամ կաթոդի կողմը, իսկ բացասական իոնները կամ անիոնները գալիս են դրական էլեկտրոդի կամ անոդի կողմը։

Մինչ հասկանալու էլեկտրոլիզի սկզբունքը, պետք է իմանանք, թե ինչ է էլեկտրոլիտը կամ էլեկտրոլիտի սահմանումը

Էլեկտրոլիտի սահմանում

Էլեկտրոլիտը այնպիսի քիմիական նյութ է, որի ատոմները սեղմ կապված են իոնային կապերով, բայց երբ այն լուծվում է ջրում, նրա մոլեկուլները կտրվում են դրական և բացասական իոնների։ Դրական լիցքավորված իոնները անվանում են կատիոններ, իսկ բացասական լիցքավորված իոնները՝ անիոններ։ Բոլոր կատիոններն ու անիոնները ազատ շարժվում են լուծույթում։

Էլեկտրոլիզի սկզբունք

Իոնային կապերում մեկ ատոմը կորցնում է իր վալենտ էլեկտրոնները, իսկ մյուս ատոմը ստանում է էլեկտրոններ։ Արդյունքում մեկ ատոմը դառնում է դրական լիցքավորված իոն, իսկ մյուս ատոմը՝ բացասական իոն։ Հակառակ լիցքերի պատճառով նրանք ձգում են իրարը և կազմում կապ, որը կոչվում է իոնային կապ։ Իոնային կապում իոնների միջև ազդող ուժը Կուլոնի ուժն է, որը հակադարձ համեմատական է միջավայրի պարագային թափանցելիությանը։ Ջրի հարաբերական թափանցելիությունը 20°C-ում է 80։ Այսպիսով, երբ իոնային կապված քիմիական նյութը լուծվում է ջրում, իոնների միջև կապված ուժը դառնում է շատ թույլ և նրա մոլեկուլները կտրվում են կատիոնների և անիոնների, որոնք ազատ շարժվում են լուծույթում։

Այժմ մի քանի մետաղային ձողեր կհամարձակենք լուծույթում և արտաքին բատարիայի օգնությամբ կկիրառենք էլեկտրական հոսանք ձողերի միջև։

Այս մասնակի համարձակված ձողերը տեխնիկականորեն անվանում են էլեկտրոդներ։ Էլեկտրոդը, որը կապված է բատարիայի բացասական կողմի հետ, կոչվում է կաթոդ, իսկ էլեկտրոդը, որը կապված է դրական կողմի հետ, կոչվում է անոդ։ Ազատ շարժվող դրական լիցքավորված կատիոնները ձգվում են կաթոդի կողմը, իսկ բացասական լիցքավորված անիոնները ձգվում են անոդի կողմը։ Կաթոդում դրական կատիոնները էլեկտրոններ ստանում են բացասական կաթոդից, իսկ անոդում բացասական անիոնները էլեկտրոններ տալիս են դրական անոդին։ Էլեկտրոնների անընդհատ վերցնումը և տալիսը կաթոդում և անոդում համապատասխանաբար պահանջում է էլեկտրոնների հոսքը էլեկտրոլիզի արտաքին շղթայում։ Սա նշանակում է, որ հոսանքը շարունակում է շրջանառնալ բատարիայի, էլեկտրոլիզի և էլեկտրոդների փակ ցիկլում։ Սա էլեկտրոլիզի ամենահիմնական սկզբունքն է։

Կոպրի սուլֆատի էլեկտրոլիզ

Երբ կոպրի սուլֆատը կամ CuSO4-ը ավելացվում է ջրին, այն լուծվում է ջրում։ Քանի որ CuSO4-ը էլեկտրոլիտ է, այն կտրվում է Cu+ + (կատիոն) և SO4 − − (անիոն) իոնների և ազատ շարժվում է լուծույթում։

Այժմ մի քանի կոպրի էլեկտրոդներ կհամարձակենք այդ լուծույթում։

Cu+ + իոնները (կատիոնները) կձգվեն կաթոդի կողմը, այսինքն էլեկտրոդի, որը կապված է բատարիայի բացասական կողմի հետ։ Այս կաթոդի հասնելու վրա յուրաքանչյուր Cu+ + իոն կվերցնի էլեկտրոններ և կդառնա չլիցքավորված կոպրի ատոմ։

Նույն ձևով SO4 − − (անիոնները) կձգվեն անոդի կողմը, այսինքն էլեկտրոդի, որը կապված է բատարիայի դրական կողմի հետ։ Այսպիսով, SO4 − − իոնները կշարժվեն անոդի կողմը, որտեղ նրանք կտան երկու էլեկտրոն և կդառնան SO4 ռադիկալ։