Принцип електролізу сульфату міді

Електроліз

Електроліз — це електрохімічний процес, під час якого струм проходить від одного електрода до іншого у розчині, що є електролітом. У цьому процесі додатно заряджені іони або катіони приходять до від'ємного електрода або катоду, а від'ємно заряджені іони або аніони приходять до додатного електрода або аноду.

Перед тим, як зрозуміти принцип електролізу, ми повинні знати, що таке електроліт або визначення електроліту

Визначення електроліту

Електроліт — це хімічна речовина, атоми якої поєднуються за допомогою іонних зв'язків, але коли ми розчиняємо його у воді, його молекули розпадаються на додатні та від'ємні іони. Додатно заряджені іони називаються катіонами, а від'ємно заряджені — аніонами. Обидва типи іонів вільно переміщуються у розчині.

Принцип електролізу

У іонних зв'язках один атом втрачає свої валентні електрони, а інший атом отримує електрони. В результаті один атом стає додатно зарядженим іоном, а інший — від'ємно зарядженим. Через протилежні заряди вони притягуються один до одного і утворюють зв'язок, який називається іонним. Сила, що діє між іонами, — це кулонівська сила, яка обернено пропорційна диелектричній проникності середовища. Відносна диелектрична проникність води становить 80 при 20oC. Тому, коли будь-яку речовину, що має іонні зв'язки, розчиняють у воді, сила зв'язку між іонами стає набагато слабішою, і тому його молекули розпадаються на катіони та аніони, які вільно переміщуються у розчині.

Тепер ми зануримо два металеві прутки у розчин і прикладемо електричну потенційну різницю між прутками ззовні за допомогою батареї.

Ці частково занурені прутки технічно називаються електродами. Електрод, з'єднаний з від'ємним полюсом батареї, називається катодом, а електрод, з'єднаний з додатним полюсом батареї, — анодом. Вільно переміщаються додатно заряджені катіони притягуються катодом, а від'ємно заряджені аніони — анодом. На катоді додатні катіони беруть електрони з від'ємного катоду, а на аноді від'ємні аніони віддають електрони додатному аноду. Для того, щоб неперервно брати та віддавати електрони на катоді та аноді відповідно, повинен бути струм у зовнішньому контурі електролітичної системи. Це означає, що струм продовжує циркулювати по замкнутому контуру, створеному батареєю, електролітом та електродами. Це найбазовіший принцип електролізу.

Електроліз сульфату меди

Коли сульфат меди або CuSO4 додають до води, він розчиняється в воді. Оскільки CuSO4 є електролітом, він розпадається на Cu+ + (катіон) та SO4 − − (аніон) іони, які вільно переміщуються у розчині.

Тепер ми зануримо два медні електроди у цей розчин.

Cu+ + іони (катіон) будуть притягуватися до катоду, тобто до електрода, з'єднаного з від'ємним полюсом батареї. Коли вони досягнуть катоду, кожен Cu+ + іон забере електрони з нього і стане нейтральним атомом меди.

Аналогічно SO4 − − (аніон) іони будуть притягуватися до аноду, тобто до електрода, з'єднаного з додатним полюсом батареї. Тому SO4 − − іони будуть переміщатися до аноду, де вони віддадуть два електрони і стануть радикалом SO4.

Однак, оскільки радикал SO4 не може існувати в електрично нейтральному стані, він нападе на медний анод і утворить сульфат меди.

У вищезазначеному процесі, після отримання електронів, нейтральні атоми меди осідають на катоді. Одночасно SO4 реагує з медним анодом і стає CuSO4, але у воді він не може існувати як окремі молекули, замість цього CuSO