Načelo elektrolize sulfata bakra

Elektroliza

Elektroliza je elektrokemijski proces, pri katerem tok teče od enega elektroda do drugega v ioniziranem reševilu, ki je elektrolit. V tem procesu pozitivni jonili ali kationi pridejo na negativni elekrod ali katod, medtem ko negativni jonili ali anioni pridejo na pozitivni elekrod ali anod.

Preden razumemo načelo elektrolize, moramo vedeti, kaj je elektrolit ali definicija elektrolita

Definicija elektrolita

Elektrolit je takšna kemikalija, katerih atomi so tesno povezani z ionskimi vezmi, toda ko jo raztopimo v vodi, njeni molekule se razdelijo na pozitivne in negativne jone. Pozitivno nabite joni se imenujejo kationi, medtem ko so negativno nabiti joni znani kot anioni. Oba tipa jona se prosto gibljejo v reševilu.

Načelo elektrolize

V ionskih vezih izgubi eden atom svoje valentne elektrone, drug atom pa jih pridobi. Kot rezultat postane eden atom pozitivno nabiti jon, drug atom pa negativni jon. Zaradi nasprotnih nabojov se privlačita in oblikujeta vezo, imenovano ionska vez. Pri ionski vezu je sila, ki deluje med joni, Coulombova sila, ki je obratno sorazmerna s permitivitostjo medija. Relativna permitivitost vode je 80 pri 20oC. Torej, ko je kakršnakoli ionsko vezana kemikalija raztopljena v vodi, moč vezave med joni postane veliko manjša, zato se njeni molekuli razdelijo na katione in anione, ki se prosto gibljejo v reševilu.

Zdaj bomo dve kovinskih palici potopili v reševilo in bomo uporabili električno potencialno razliko med palicama zunanje z baterijo.

Ti delno potopljene palice so tehnično znane kot elektrodi. Elektrod, povezan z negativnim terminalom baterije, se imenuje katod, elektrod, povezan s pozitivnim terminalom baterije, pa se imenuje anod. Prosto gibljeni pozitivno nabiti kationi so privlačeni z katodom, negativno nabiti anioni pa so privlačeni z anodom. Na katodu vzamejo pozitivni kationi elektrone od negativnega katoda, na anodu pa negativni anioni dajejo elektrone pozitivnemu anodu. Za nadaljnje vzemanje in dajanje elektronov na katodu in anodu mora biti tok elektronov v zunanjem krugu elektrolize. To pomeni, tok se nadaljuje okoli zaprtega zanke, ustvarjene z baterijo, elektrolito in elektrodami. To je najosnovnejše načelo elektrolize.

Elektroliza koper sulfata

Ko koper sulfat ali CuSO4 dodamo v vodo, se to raztopi v vodi. Ker je CuSO4 elektrolit, se razdeli na Cu+ + (kation) in SO4 − − (anion) jone in se prosto gibljejo v reševilu.

Zdaj bomo dve koperinih elektrodi potopili v to reševilo.

Cu+ + joni (kationi) bodo privlačeni proti katodu, torej elektrodu, povezanemu z negativnim terminalom baterije. Ko dosežejo katod, vsak Cu+ + jon vzame elektrone od njega in postane nevtralni atomi koperja.

Podobno bo SO4 − − (anioni) privlačen z anodom, torej elektrodom, povezanim s pozitivnim terminalom baterije. Torej se SO4 − − joni premikajo proti anodu, kjer odstavita dva elektrona in postaneta SO4 radikal.

Toda ker SO4 radikal ne more obstajati v električno nevtralnem stanju, napade koperan anod in tvori koper sulfat.

V zgornjem postopku, po vzemanju elektronov, se nevtralni atomi koperja odložijo na katod. Hkrati reagira SO4 z koperan anod in postane CuSO4, toda v vodi ne more obstajati kot ena molekula, namesto tega se CuSO4 razdeli na Cu+ +, SO4