پرنسیپ الکترولیز الکترولیټ کوپر سولفیټ
الکترولیز
الکترولیز پروسه ای الکتروشیمیایی است که در آن جریان بین دو الکترود در یک 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 اصول الکترولیز، باید بدانیم که الکترولیت چیست یا تعریف الکترولیت چیست.
تعریف الکترولیت
الکترولیت چیزی است که اتومهای آن با پیوند یونی محکم به هم متصل شدهاند، اما وقتی آن را در آب حل میکنیم، مولکولهای آن به یونهای مثبت و منفی تقسیم میشوند. یونهای مثبت بار به عنوان کاتیونها و یونهای منفی بار به عنوان آنیونها شناخته میشوند. هر دو کاتیون و آنیون در محلول آزاد حرکت میکنند.
اصول الکترولیز
در پیوند یونی، یک اتم الکترونهای والانس خود را از دست میدهد و اتم دیگری الکترون میگیرد. به عنوان نتیجه، یک اتم به یون مثبت بار و اتم دیگری به یون منفی بار تبدیل میشود. به دلیل بارهای مخالف، هر دو به هم جذب میشوند و یک پیوند بین آنها تشکیل میشود که پیوند یونی نامیده میشود. در پیوند یونی، نیروی عمل کولمبی است که به صورت معکوس با دی الکتریک میله محیط متناسب است. دی الکتریک نسبی آب در ۲۰oC برابر با ۸۰ است. بنابراین، وقتی هر گونه مادهای که با پیوند یونی حل شده در آب قرار میگیرد، قدرت پیوند بین یونها بسیار ضعیفتر میشود و بنابراین مولکولهای آن به کاتیونها و آنیونها تقسیم میشوند و آزادانه در محلول حرکت میکنند.
حالا دو میله فلزی را در محلول فرو بریم و تفاوت پتانسیل الکتریکی بین میلهها را با یک باتری اعمال میکنیم.
این میلههای نیمه فروبرده از نظر فنی به عنوان الکترودها شناخته میشوند. الکترودی که با ترمینال منفی باتری متصل شده به نام کاتد و الکترودی که با ترمینال مثبت باتری متصل شده به نام آند شناخته میشود. کاتیونهای مثبت بار که آزادانه حرکت میکنند توسط کاتد جذب میشوند و آنیونهای منفی بار توسط آند جذب میشوند. در کاتد، کاتیونهای مثبت الکترونها را از کاتد منفی میگیرند و در آند، آنیونهای منفی الکترونها را به آند مثبت میدهند. برای ادامه گرفتن و دادن الکترونها به ترتیب در کاتد و آند، باید جریان الکترونی در مدار خارجی الکترولیتی وجود داشته باشد. این به این معنی است که جریان به طور مداوم در حلقه بسته ایجاد شده توسط باتری، الکترولیت و الکترودها میچرخد. این اصل اساسیترین اصول 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 دو الکترود مسی را در آن محلول فرو میبریم.
یونهای Cu+ + (کاتیون) به کاتد یعنی الکترودی که به ترمینال منفی باتری متصل شده جذب میشوند. وقتی به کاتد میرسند، هر یون Cu+ + الکترونها را از آن میگیرد و به اتمهای مسی خنثی تبدیل میشود.
به طور مشابه یونهای SO4 − − (آنیون) توسط آند یعنی الکترودی که به ترمینال مثبت باتری متصل شده جذب میشوند. بنابراین یونهای SO4 − − به آند میروند که در آنجا دو الکترون میدهند و به رادیکال SO4 تبدیل میشوند.
اما چون رادیکال SO4 نمیتواند در حالت خنثی الکتریکی وجود داشته باشد، به آند مسی حمله میکند و سولفات مس را تشکیل میدهد.
