Elektrolyse: Definisjon og bruk (forklart med diagram)

Elektrolyse: Definisjon og bruk (forklart med diagram)!

Mens du sender elektrisitet gjennom elektrolytter, har du kanskje lagt merke til noen endringer i dem. Du har kanskje også lagt merke til bobler av gass ved elektrodene, samt endringer i metallelektroder.

Alle disse indikerer at når en elektrisk strøm passerer gjennom en elektrolytt, skjer en kjemisk forandring. Denne kjemiske forandringen kalles elektrolyse. Elektrolytten og elektrodene som brukes i elektrolyse danner en elektrolytisk celle.

Når elektrisitet passerer gjennom en elektrolytt, beveger de positive ioner av elektrolytten seg mot katoden (negativ elektrode), hvor de får elektroner til å bli en nøytral substans. De negative ionene beveger seg mot anoden (positiv elektrode) og gir opp elektroner for å bli nøytral.

Hvis den nøytrale substansen er en gass i sin naturlige tilstand, utvikles den ved en elektrode. Hvis det er et metall, blir det avsatt ved katoden. Ved dannelsen av nøytrale stoffer nedbrytes elektrolytten. Så vi kan si at dekomponering av en elektrolytt når elektrisitet går gjennom det kalles elektrolyse.

Ta litt vann i plast- eller glassbeholder. Legg til en klype salt eller noen få dråper av en syre som eddik til vannet. Dette gjør at løsningen utfører elektrisitet. Bryt åpne to celler og bruk deres karbonstenger som elektroder.

Siden karbon ikke reagerer lett, undergår elektrodene ikke endring under elektrolyse. Plasser elektrodene i løsningen og koble dem til et batteri på 6 volt. Snart vil du se bobler av gass ved elektrodene. Gassen utviklet ved katoden er hydrogen, og den ved anoden er oksygen. Legg merke til at det er flere bobler ved katoden.

Den kjemiske forandringen som foregår i denne aktiviteten kalles elektrolyse av vann, hvor vann blir nedbrytet i hydrogen og oksygen. Først splittes vann i hydrogen (H ⁺ ) og hydroksyd (OH ^- ) ioner. Disse taper ladning for å danne hydrogen og oksygen ved elektrodene.

Den generelle reaksjonen kan representeres av

Det er klart at volumet av hydrogen frigjort er dobbelt så mye som oksygen. Det er derfor du ser flere bobler på katoden. Du kan bruke elektrolyse til å lage en elektrisk penn. Oppløs noe kaliumjodid (KI) i en stivelsesløsning.

Soak et stykke stivt papir i denne løsningen, og legg det på den stakkede enden av en ledning. Koble denne ledningen til den negative terminalen til et batteri. Bruk en ledning koblet til den positive kontakten på batteriet for å skrive på papiret.

I løsning består kaliumjodid av kalium og jodidioner.

KI → K ⁺ + I ^-

Når elektrisitet passerer gjennom løsningen, taper jodidionene deres ladning for å danne jod.

2l ^- - 2e ^- → I ₂ (ved anoden)

Den frigjorte iod produserer en blå-svart-farget substans med stivelse, som virker som "blekk" til den elektriske pennen.

galvanisering:

Elektroplettering er en viktig bruk av elektrolyse. Den elektriske prosessen med å belegge en billig leder med et metall kalles elektroplettering. Elektroplettering er gjort for beskyttelse eller dekorasjon.

For eksempel er støtfangerne av biler forkromet for å beskytte dem mot korrosjon. Av samme grunn er vannkraner belagt med nikkel eller krom. Jernbelagt med tinn for å forhindre rusting brukes til å lage "boks" bokser. En "sølv" skje er et eksempel på galvanisering for dekorasjon.

For galvanisering av en stålskje med sølv, tas en løsning av et sølvsalt som elektrolytten. Skjeen og en sølvstang dyppes inn i elektrolytten og kobles til henholdsvis den negative og den positive terminalen til et batteri. De positivt ladede sølvioner flytter til den negative elektroden (skjeen) og danner et innskudd av sølv på den.

Du kan elektroplate en fem-rupee mynte eller en karbonstang med kobber ved å bruke kobbersulfat som elektrolytt. Fest en metallklips på en fem-rupee-mynt og koble den til en negativ terminal på et batteri. Koble den positive kontakten til batteriet til en tykk kobbertråd. Plasser mynten og kobbertråden i kobbersulfatoppløsningen. Snart vil mynten bli belagt med kobber.

En kobbersulfatløsning består av kobber og sulfatjoner.

CuSO4 → Cu2 ⁺ + SO4 ^2-

Når elektrisitet passerer gjennom løsningen, beveger de positivt ladede kobberioner seg til katoden (myntet koblet til batteriets negative terminal). Der får kobberioner elektroner og blir avsatt som kobbermetall.

Cu ²⁺ + 2e ^- → Cu

Sulfationene forblir i oppløsning. Ved kobberanoden går kobber til løsning ved å gi opp to elektroner. Således forblir styrken av løsningen uendret.

Cu → Cu ²⁺ + 2e ^-

Bruk av elektrolyse:

1. Elektrolyse brukes i utvinning av metaller fra sine malmer. For eksempel, når en strøm passerer gjennom smeltet natriumklorid, blir natrium deponert ved katoden og klorgass utvikles ved anoden. Aluminium og kalium ekstraheres også ved elektrolyse.

2. Det brukes til raffinering av visse metaller som kobber og sink.

3. Elektrolyse brukes til fremstilling av klor. I ubåter brukes oksygen produsert ved elektrolyse av vann til å puste.

4. Elektrolyse brukes til galvanisering av mange ting vi bruker hver dag.