Elektroliza od podstaw

[Paulaa96]

Mam pytanie odnośnie elektrolizy. Jak należy zapisywać te równania? Czym się różni elektroliza wodnego roztworu od stopionego związku?
Kiedy wydziela się woda? Skąd mam wiedzieć czy dane równanie zapisywać na anodzie czy katodzie?
Czytałam kilka informacji na ten temat w internecie, ale niestety nie rozumiem tego, a w moim podręczniku tego nie ma z góry dziękuję za wszelką pomoc

[adamantan]

Elektroliza stopionego związku:
Gdy nie ma rozpuszczalnika nie ma reguł i ograniczeń co do utlenianej/redukowanej substancji. W związku z tym jest to ulubiona elektroliza maturzystów. Wszystko, co migruje do elektrod ulega na nich rozładowaniu.

Elektroliza wodnego roztworu:
Tutaj są ograniczenia spowodowane potencjałami redukująco-utleniającymi jonów pochodzących z autodysocjacji wody. Nie wnikając w szczegóły są to:

Na katodzie nie będącej katodą rtęciową:
- będą się redukować kationy metali o potencjale standardowym wyższym niż glin
- kationy glinu i te o mniejszym od niego potencjale nie mają prawa się redukować. Zamiast tego redukcji ulegają kationy H+ z autodysocjacji wody, co chemicy w uproszczeniu nazywają redukcją cząsteczek wody.Na katodzie wydziela się wtedy gazowy wodór.
- gdy mamy w roztworze kationy H+ one mają prawo się redukować do wodoru
- metale wydzielają się w kolejności: od tego o najwyższym potencjale do tego o najniższym

Gdy zastosujemy katodę rtęciową, ze względu na jej wysoki, ujemny nadpotencjał oraz rozpuszczanie wielu metali i chronienie ich przed reakcją z wodą, możemy na niej wydzielić każdy metal.


Na anodzie elektrolitycznie obojętnej (Pt, C(grafit), lub taki metal, którego potencjał jest wyższy w danych warunkach niż potencjał wydzielania tlenu):
- przede wszystkim utlenieniu ulegają aniony kwasów tlenowych do wolnych niemetali z wyjątkiem anionu F-
- aniony kwasów tlenowych oraz anion F- mają zabronione, aby się utleniać. Zamiast tego utlenieniu ulegają OH- z autodysocjacji wody, co chemicy w uproszczeniu nazywają utlenieniem wody na anodzie. Wydziela się wtedy tlen.
- gdy środowisko jest zasadowe, wtedy jony OH- utleniają się do tlenu

Gdy anoda nie jest elektrolitycznie obojętna, wtedy priorytetowym procesem jest anodowe utlenianie materiału tej anody (powyższe reakcje nie zachodzą).
- aniony utleniają się na anodzie w kolejności od najniższych potencjałów do najwyższych.

To są skrótowe podstawowe zasady (jakościowe) rządzące procesami elektrolizy.

I ostatnie:
Kationy (+) migrują podczas elektrolizy do Katody(-) redukując się na niej (jak mogą).
Aniony(-) migrują podczas elektrolizy do Anody(+) utleniając się na niej (jak mogą).

[Paulaa96]

Dziękuję, już jest troszkę lepiej. Mam jeszcze jedno pytanie. Czym jest potencjał standardowy i skąd mam wiedzieć ile wynosi (można go odczytać z czegoś) ?

[Paulaa96]

Doszłam do takich wniosków:
#wodne roztwory kwasów tlenowych np. H₂SO₄
K(-) 2H⁺ + 2eH₂ /*2
A(+) 2H₂OgtO₂ + 4H⁺ + 4e

#wodne roztwory kwasów beztlenowych np. HCl
K(-) 2H⁺ + 2e H₂
A(+) 2Cl⁺ Cl₂ + 2e

#wodne roztwory zasad np. NaOH
K(-) 2H⁺ + 2eH² /*2
A(+) 2OH^- O₂ + 2H⁺ + 4e

#wodne roztwory soli
np. KNO₃
K(-) 2H₂O + 2eH⁺ + 2OH^-
A(+) 2HOO₂ + 4H⁺ + 4e

Np. CuCl₂
K(-) Cu₂₊ + 2eCu
A(+) 2Cl^-Cl₂ + 2e

#stopione sole
np. KBr
A(-) K⁺ + 1egtK
K(+) 2Br^- Br₂ + 2e

np. Na₂SO⁴
K(-) Na⁺ + 1eNa
A(+) 2SO₄ O₂ + 2SO₃ +4e


Z góry dziękuję za wszelkie odpowiedzi.

[Paulaa96]

Czy są to poprawnie wyciągnięte wnioski?

[adamantan]

Czy są to poprawnie wyciągnięte wnioski?

#wodne roztwory kwasów beztlenowych np. HCl z wyjątkiem HF, dla którego:

K(-) 2H+ + 2eH2
A(+) 2H2OgtO2 + 4H+ + 4e

Teraz:

#wodne roztwory zasad np. NaOH
K(-) 2H+ + 2eH2 /*2
A(+) 2OH-O2 + 2H+ + 4e

aby H+ w środowisku silnie zasadowym nie raziły w oczy :
#wodne roztwory zasad np. NaOH
K(-) 2H2O + 2eH+ + 2OH-
A(+) 2OH-O2 + 2H+ + 4e

Elektroliza stopionych soli kwasów tlenowych jest bardziej skomplikowana i nie obowiązuje na poziomach poniżej akademickiego.