Elektroliza roztworów soli i wodorotlenków
Elektroliza wodorotlenków (np. KOH) to ciekawy proces, w którym na katodzie wydziela się metal, a na anodzie tlen. W przypadku wodorotlenku potasu reakcje przebiegają:
- Katoda: K⁺ + e → K
- Anoda: 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e
- Sumarycznie: 4K⁺ + 4OH⁻ → 4K + O₂ + 2H₂O
Przy elektrolizie wodorotlenków metali ciężkich (np. Cu(OH)₂) na katodzie wydziela się metal, a na anodzie tlen:
- Katoda: Cu²⁺ + 2e → Cu
- Anoda: 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e
- Sumarycznie: 2Cu²⁺ + 4OH⁻ → 2Cu + O₂ + 2H₂O
W przypadku wodnych roztworów soli kwasów beztlenowych (np. NaCl) na katodzie wydziela się wodór, a na anodzie niemetal:
- Katoda: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻
- Anoda: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e
- Sumarycznie: 2H₂O + 2Cl⁻ → H₂ + 2OH⁻ + Cl₂
💡 Ważne! Przy elektrolizie wodnego roztworu soli kwasu tlenowego (np. Na₂SO₄), na obu elektrodach reaguje woda, dając wodór i tlen.
Prawo Faradaya
Prawo Faradaya to kluczowa zasada pozwalająca obliczyć, ile substancji wydzieli się podczas elektrolizy. Mówi ono, że masa wydzielonej substancji jest wprost proporcjonalna do ładunku elektrycznego, który przepłynął przez elektrolit.
Matematyczny zapis prawa Faradaya to:
- m = k·I·t = k·Q gdziemtomasasubstancji,k−roˊwnowaz˙nikelektrochemiczny,I−natęz˙enieprądu,t−czas,Q−ładunek
Ładunek potrzebny do wydzielenia m substancji możemy obliczyć ze wzoru:
- Q = (m·Z·F)/M gdzieZ−liczbawymienianychelektronoˊw,F−stałaFaradaya=96500C/mol,M−masamolowasubstancji
Dzięki prawu Faradaya możesz przewidzieć dokładną ilość produktów reakcji elektrolizy, co jest niezwykle przydatne zarówno w laboratorium, jak i w przemyśle.