หลักการของการทำให้เกิดการสลายตัวของสารละลายซัลเฟตทองแดง

การแยกธาตุด้วยไฟฟ้า

การแยกธาตุด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการทางอิเล็กโตรเคมีที่กระแสไฟฟ้าผ่านจากขั้วไฟฟ้าหนึ่งไปยังอีกขั้วในสารละลายที่มีไอออน การทำงานนี้ทำให้ไอออนบวกหรือแคทไอออนมาที่ขั้วลบหรือคาธอด และไอออนลบหรือแอนไอออนมาที่ขั้วบวกหรืออะโนด

ก่อนที่จะเข้าใจหลักการของการแยกธาตุด้วยไฟฟ้า เราควรรู้จักกับสิ่งที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลต์หรือคำจำกัดความของอิเล็กโทรไลต์

คำจำกัดความของอิเล็กโทรไลต์

อิเล็กโทรไลต์คือสารเคมีที่ อะตอม ของมันถูกเชื่อมโยงอย่างแน่นหนาด้วยพันธะไอออนิก แต่เมื่อเราละลายมันในน้ำโมเลกุลของมันจะแยกออกเป็นไอออนบวกและไอออนลบ ไอออนที่มีประจุบวกเรียกว่าแคทไอออน ในขณะที่ไอออนที่มีประจุลบเรียกว่าแอนไอออน ทั้งแคทไอออนและแอนไอออนสามารถเคลื่อนที่อย่างอิสระในสารละลาย

หลักการของการแยกธาตุด้วยไฟฟ้า

ในพันธะไอออนิก อะตอมหนึ่งเสียอิเล็กตรอนวาเลนซ์และอะตอมอื่นได้อิเล็กตรอน ผลคือ อะตอมหนึ่งกลายเป็นไอออนบวกและอะตอมอื่นกลายเป็นไอออนลบ เนื่องจากประจุตรงข้ามทั้งสองดึงดูดกันและสร้างพันธะระหว่างกันเรียกว่าพันธะไอออนิก ในพันธะไอออนิก แรงที่กระทำระหว่างไอออนคือแรงคูลอมบ์ซึ่งมีความสัมพันธ์กลับกับความชุกของกลาง ความชุกสัมพัทธ์ของน้ำคือ 80 ที่ 20oC ดังนั้น เมื่อสารเคมีที่มีพันธะไอออนิกถูกละลายในน้ำ ความแข็งแกร่งของพันธะระหว่างไอออนจะอ่อนลงมากและโมเลกุลของมันจะแยกออกเป็นแคทไอออนและแอนไอออนที่เคลื่อนที่อย่างอิสระในสารละลาย

ตอนนี้เราจะแช่แท่งโลหะสองแท่งในสารละลายและเราจะใช้ศักย์ไฟฟ้าระหว่างแท่งโดยใช้แบตเตอรี่.

แท่งเหล่านี้ที่จุ่มอยู่บางส่วนเรียกว่าอิเล็กโทรดทางเทคนิค อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่เรียกว่าแคโทด และอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่เรียกว่าแอนโอด ไอออนที่มีประจุบวกที่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจะถูกดึงดูดโดยแคโทด และไอออนที่มีประจุลบจะถูกดึงดูดโดยแอนโอด ที่แคโทด ไอออนบวกจะรับอิเล็กตรอนจากแคโทดที่มีประจุลบ และที่แอนโอด ไอออนลบจะมอบอิเล็กตรอนให้กับแอนโอดที่มีประจุบวก เพื่อให้มีการรับและมอบอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่องที่แคโทดและแอนโอด จำเป็นต้องมีการไหลของอิเล็กตรอนในวงจรภายนอกของสารละลายไฟฟ้า นั่นหมายความว่า กระแสไฟฟ้า ยังคงหมุนเวียนรอบวงจรป้อนกลับที่สร้างขึ้นโดยแบตเตอรี่ สารละลายไฟฟ้า และอิเล็กโทรด นี่คือหลักการพื้นฐานที่สุดของการสลายตัวด้วยไฟฟ้า

การสลายตัวด้วยไฟฟ้าของซัลเฟตของทองแดง

เมื่อเพิ่มซัลเฟตของทองแดงหรือ CuSO4 ลงในน้ำ มันจะละลายในน้ำ เนื่องจาก CuSO4 เป็นสารนำไฟฟ้า มันจะแยกออกเป็น Cu+ + (ไอออนบวก) และ SO4 − − (ไอออนลบ) และเคลื่อนที่อย่างอิสระในสารละลาย

ตอนนี้เราจะจุ่มอิเล็กโทรดทองแดงสองแท่งลงไปในสารละลายดังกล่าว

ไอออน Cu+ + (ไอออนบวก) จะถูกดึงดูดไปยังแคโทด คืออิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ เมื่อถึงแคโทด แต่ละไอออน Cu+ + จะรับอิเล็กตรอนจากแคโทดและกลายเป็นอะตอมทองแดงที่เป็นกลาง

ในทำนองเดียวกัน ไอออน SO4 − − (แอนไอออน) จะถูกดึงดูดโดย ánoda คืออิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ ดังนั้น ไอออน SO4 − − จะเคลื่อนที่ไปยัง ánoda ที่ซึ่งพวกมันสละอิเล็กตรอนสองตัวและกลายเป็นเรดิเคิล SO4

แต่เนื่องจากเรดิเคิล SO4 ไม่สามารถอยู่ได้ในสถานะไฟฟ้าเป็นกลาง มันจะโจมตี ánoda ทองแดงและสร้างซัลเฟตของทองแดง

ในการดำเนินการดังกล่าว หลังจากรับอิเล็กตรอน อะตอมทองแดงที่เป็นกลางจะถูกสะสมบน cathode ในขณะเดียวกัน SO4 ปฏิกิริยากับ ánoda ทองแดงและกลายเป็น CuSO4 แต่ในน้ำมันไม่สามารถอยู่ได้เป็นโมเลกุลเดี่ยวแทนที่นั้น CuSO4 จะแตกออกเป็น Cu+ +, SO4 − − และละลายในน้ำ ดังนั้น สามารถสรุปได้ว่า ระหว่างการแยกไฟฟ้าของซัลเฟตของทองแดงด้วยอิเล็กโทรดทองแดง ทองแดงจะถูกสะสมบน cathode และจำนวนเท่ากันของทองแดงจะถูกนำออกจาก ánoda หากระหว่างการแยกไฟฟ้าของซัลเฟตของทองแดง เราใช้อิเล็กโทรดคาร์บอนแทนที่จะเป็นทองแดงหรืออิเล็กโทรดโลหะอื่น ๆ ปฏิกิริยาของการแยกไฟฟ้าจะแตกต่างออกไปเล็กน้อย จริงๆ แล้ว SO4 ไม่สามารถปฏิกิริยากับคาร์บอนได้ ในกรณีนี้ SO4 จะปฏิกิริยากับน้ำในสารละลายและสร้างกรดซัลฟิวริกและปล่อยออกซิเจน

กระบวนการที่ได้กล่าวมาข้างต้นนี้เรียกว่า การสลายด้วยไฟฟ้า.

คำชี้แจง: ขอให้เคารพผู้เขียนเดิม บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ.