Kupra sulfāta elektrolīzes princips

Elektrolīze

Elektrolīze ir elektrokīmiskā procesa, kurā strāva pārvietojas no viena elektroda uz otru jonizētā šķīdumā, kas ir elektrolīts. Šajā procesā pozitīvi jonid vai kationi nonāk pie negatīvā elektroda vai katoda, savukārt negatīvi jonid vai anionid nonāk pie pozitīvā elektroda vai anoda.

Pirms izpratnes par elektrolīzes principu, mums jāzina, kas ir elektrolīts vai elektrolīta definīcija

Elektrolīta definīcija

Elektrolīts ir tāds ķīmisks vielnieks, kura atoms ir cieši saistīti ar ioniķiskiem saitiem, bet, kad to izlīdzina ūdenī, tā molekulas sadalās pozitīvos un negatīvos jonos. Pozitīvi nabijotie jonid tiek saukti par kationiem, savukārt negatīvi nabijotie jonid tiek saukti par anioniem. Abi kationi un anionid brīvi pārvietojas šķīdumā.

Elektrolīzes princips

Ionic bondos viens atoms zaudē savus valentnabiju elektronus, savukārt cits atoms iegūst elektronus. Tā rezultātā viens atoms kļūst par pozitīvi nabijotu jonu, savukārt cits atoms kļūst par negatīvi nabijotu jonu. Tā kā abiem ir pretējas nabijas, tie sevi piesaista un veido starp sevi saiti, ko sauc par ioniķisko saiti. Ioniķiskajā saitē spēks, kas darbojas starp joniem, ir Kulona spēks, kas ir apgrieztām proporcionāls viduma dieletriskai caurībai. Ūdens relatīvā dieletriskā caurība ir 80 grādos 20oC. Tātad, kad jebkurš vielnieks, kas satur ioniķiskas saites, tiek izlīdzināts ūdenī, jonu starpā esošā saites stipruma kļūst daudz vājāka, un tādējādi tā molekulas sadalās kationos un anionos, brīvi pārvietojoties šķīdumā.

Tagad mēs ievērsīsim divus metāla stabiņus šķīdumā un piestiprināsim elektrisko potenciālu atšķirību starp stabiņiem ārēji, izmantojot akumulatoru.

Šie daļēji ievērstie stabiņi tehniski tiek saukti par elektrodām. Elektroda, kas savienota ar akumulatora negatīvo polu, tiek saukta par katodu, savukārt elektroda, kas savienota ar pozitīvo polu, tiek saukta par anodu. Brīvi pārvietojoties pozitīvi nabijotie kationi tiek piesaistīti katodai, savukārt negatīvi nabijotie anionid tiek piesaistīti anodai. Katodā pozitīvie kationi ņem elektronus no negatīvās katodes, savukārt anodā negatīvie anionid dod elektronus pozitīvajai anodai. Lai nepārtraukti ņemtu un dodtu elektronus katodā un anodā, jānotiek elektronu plūsmai ārējā elektrolietā. Tas nozīmē, ka strāve turpinās applūst aizvērtā kontūra, kas izveidots ar akumulatoru, elektrolietu un elektrodām. Tas ir vispārīgākais elektrolīzes princips.

Rūdža sulfāta elektrolīze

Kad rūdža sulfāts vai CuSO4 tiek pievienots ūdenim, tas izlīdzinās ūdenī. Tā kā CuSO4 ir elektrolīts, tas sadalās Cu+ + (kation) un SO4 − − (anion) ionos un brīvi pārvietojas šķīdumā.

Tagad mēs ievērsīsim divas rūdža elektrodas šādā šķīdumā.

Cu+ + jonid (kationi) tiks piesaistīti katodai, t.i., elektrodai, kas savienota ar akumulatora negatīvo polu. Nonākot uz katodes, katra Cu+ + jonis ņems elektronus no tā un kļūs par neitrālu rūdža atomu.

Līdzīgi SO4 − − (anion) jonid tiks piesaistīti anodai, t.i., elektrodai, kas savienota ar akumulatora pozitīvo polu. Tātad SO4 − − jonid pārvietos uz anodu, kur viņi dos divus elektronus un kļūs par SO4 radikālu.

Tomēr, jo SO4 radikāls nevar pastāvēt elektriski neitrālā stāvoklī, tas uzbrūks rūdža anodai un veidos rūdža sulfātu.

Apakšminētajā procesā, pēc elektronu ņemšanas, neitrālie rūdža atomi tiek depozēti uz katodes. Tāpat laikā, SO4 reaģē ar rūdža anodu un kļūst par CuSO