- ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ
- Εισαγωγή
- Αριθμός οξείδωσης
- Οξείδωση-Αναγωγή
- Οξειδωτικά-Αναγωγικά
- Ημιαντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής
- Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής με τη μέθοδο ημιαντιδράσεων
- ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ-ΑΓΩΓΟΙ
- Εισαγωγή
- Δομή μεταλλικού πλέγματος
- Δραστικότητα μετάλλων
- Ηλεκτροδιαλυτική τάση μετάλλων
- Ηλεκτρικοί αγωγοί
- ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ
- Εισαγωγή
- Γαλβανικά στοιχεία
- Ημιστοιχεία-Ε ημιστοιχείων
- Ε0 ημιστοιχείων
- Γέφυρα άλατος
- Συμβολισμός ημιστοιχείου-Ηλεκτρόδια ημιστοιχείων
- Συμβολισμός γαλβανικού στοιχείου
- Ε στοιχείου - Ε0 στοιχείου-Υπολογισμοί Ε0
- Γραφή συνολικής αντίδρασης στοιχείου
- Παραδείγματα γραφής στοιχείων
- ΔG οξειδοαναγωγικής αντίδρασης
- Εξίσωση Nerst
- Παραδείγματα χρήσης εξίσωσης Nerst
- Εφαρμογές στοιχείων -Μπαταρίες
- ΠΕΙΡΑΜΑ - Στοιχείο Daniell
- ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ
- Ηλεκτρολυτικά στοιχεία
- Προϊόντα ηλεκτρόλυσης
- Σύγκριση γαλβανικού – ηλεκτρολυτικού στοιχείου
- Παραδείγματα ηλεκτρόλυσης
- Νόμοι Faraday
- ΠΕΙΡΑΜΑ - Ηλεκτρόλυση Η2Ο ή αρ.δ. H2SO4
|
Παράδειγμα 9:
Ηλεκτρόλυση διαλύματος CuSO4 με άνοδο από Cu0 και κάθοδο με αδρανή ηλεκτρόδιο.
Πρόκειται για ηλεκτρόλυση διαλύματος άλατος με άνοδο από μέταλλο (Μ) που απαιτεί μικρότερη τάση για να οξειδωθεί από τα άλλα συστατικά του διαλύματος. Στην περίπτωση αυτή έχουμε μεταφορά μετάλλου (Μ) από την άνοδο (διαλύεται η άνοδος) στην κάθοδο. Το Μ είναι συνήθως ένα «αδρανές» μέταλλο όπως Cu, Ag κ.λ.π.
Στο διάλυμα γίνονται οι εξής αντιδράσεις:
H+(aq) + OH-(aq)
CuSO4(s) → Cu2+(aq) + SO42-(aq)
H2O(l)
Άρα μέσα στο διάλυμα του ηλεκτρολύτη υπάρχουν: Cu2+, SO42-, H+, OH-, H2O
Η σειρά εκφόρτισης κατιόντων στην κάθοδο (-)είναι:
Au3+ > Pt2+ > Ag+ > Cu2+ >H+(οξύ)> Pb2+ > Sn2+ > Ni2+ > [H2O] > Fe2+ > Cr3+ > Zn2+ > Mn2+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > Ba2+ > K+
Η σειρά εκφόρτισης ανιόντων στην άνοδο (+) είναι:
S2- > OH- (βάση) > J- > [H2O] > Br- > Cl- > οξυγονούχα ιόντα > F-
Κάθοδος (-) : Προς την κάθοδο θα κινηθούν τα Cu2+, H+, H2O. Το περιβάλλον στην περιοχή της καθόδου δεν είναι όξινο (αφού τα Η+ προέρχονται από τον ιοντισμό του Η2Ο). Άρα ουσιαστικά συναγωνίζονται τα Cu2+ και τα H2O. Μεταξύ αυτών των δύο από τη σειρά εκφόρτισης προηγούνται τα Cu2+. Άρα αυτά θα αναχθούν στην κάθοδο σύμφωνα με την αντίδραση:
Κάθοδος: Cu2+(aq) + 2e-
Cu(s)
Άνοδος (+) : Προς την άνοδο θα κινηθούν τα SO42-, OH-, H2O. Στην περιοχή της ανόδου υπάρχουν πολύ λίγα ΟΗ- (αφού αυτά προέρχονται από τον ιοντισμό του Η2Ο) δηλαδή το περιβάλλον στην περιοχή αυτή δεν είναι βασικό. Άρα ουσιαστικά συναγωνίζονται τα SO42- και τα H2O. Μεταξύ αυτών των δύο από τη σειρά εκφόρτισης προηγούνται τα Η2Ο. Άρα αυτά θα οξειδωθούν στην άνοδο σύμφωνα με την αντίδραση (οξείδωση του οξυγόνου του Η2Ο) :
Άνοδος: Η2Ο(l)
2Η+(aq) + ½Ο2(g) + 2e-
Το ηλεκτρόδιο της ανόδου είναι δραστικό, διότι υπάρχουν ιόντα Cu2+ στο διάλυμα. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα στην άνοδο εκτός από την εκφόρτιση του νερού να διαλύεται και ο μεταλλικός Cu μετατρεπόμενος σε ιόντα Cu2+ τα οποία τελικά εκφορτίζονται στο ηλεκτρόδιο της καθόδου. Έτσι στην άνοδο θα έχουμε επίσης την αντίδραση:
Άνοδος (+): Cu(s)
Cu2+(aq) + 2e-
Δηλαδή μεταφέρεται Cu από την άνοδο στην κάθοδο, ενώ η σύσταση του διαλύματος του άλατος δε μεταβάλλεται.
Αυτού του είδους η ηλεκτρόλυση χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό μετάλλων, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Καθαρισμός Cu με ηλεκτρόλυση. Τα δραστικά μέταλλα,(προσμίξεις όπως Zn), παραμένουν στο διάλυμα, ενώ τα λιγότερο ηλεκτροθετικά μέταλλα π.χ. Au καταβυθίζονται.