Електроліз води

Процес електролізу – це окислювально-відновна реакція, можлива тільки під дією електрики. Електроліз протікає в розплавах і розчинах. У лабораторіях для отримання чистих газів – водню і кисню – проводять електроліз води.

Що таке електроліз

Для здійснення процесу електролізу в розчин або в розплав поміщають два електроди, підключених до протилежних полюсів джерела струму. В якості електродів найчастіше використовується метал або графіт, так як ці матеріали пропускають електричний струм.

Під дією електрики електрод, підключений до негативного полюса, стає катодом, а електрод, з’єднаний з позитивним полюсом, перетворюється в анод. Катод і анод притягують протилежні іони: до катода направляються позитивно заряджені катіони, до анода – негативно заряджені аніони.

Катод є окислювачем, на ньому відбувається процес відновлення катіонів. На аноді протікає процес окислення: анод відновлює аніони і окислюється.

Процес електролізу можна розділити на два етапи. Спочатку відбувається дисоціація – розпад електроліту (розчину або розплаву) на іони. Потім протікають реакції на електродах.

Якщо пропустити через воду електричний струм, рідина почне диссоціюватися на складові молекулу води атоми. В результаті процесу електролізу води отримують кисень і водень. Однак в залежності від природи електродів можна отримати озон і перекис водню.

Схема електролізу води:

анод:

2H2O → O2 + 4H + + 4e-;

катод:

4H + + 4e- → 2H2.

або:

анод:

3H2O → O3 + 6e- + 6H +;

катод:

O2 + 2H2O + 2e- → H2O2 + 2OH-.

Загальне рівняння:

2H2O → 2H2 + O2.

Вода – слабкий електроліт, тому електроліз чистої, дистильованої води протікає повільно або не йде зовсім. Для прискорення процесу в воду додають сильний електроліт, що збільшує провідність електричного струму.

Електроліт вибирається так, щоб виключити конкуренцію між катіонами електроліту і катіонами води (H +). В іншому випадку водень НЕ буде проведений. Щоб виключити конкуренцію, необхідно підібрати електроліт, катіони якого матимуть менший електродний потенціал, ніж H + води. На роль катіона електроліту підходять:

  • Li +;
  • Rb +;
  • K +;
  • Cs +;
  • Ba2 +;
  • Sr2 +;
  • Ca2 +;
  • Na +;
  • Mg2 +.

Для виключення конкуренції аніонів, навпаки, підбирають електроліт з аніонами більшого електродного потенціалу, ніж аніон OH- води. В якості такого електроліту застосовується луг для освіти гідроксильного іона OH-.

Для електролізу води використовуються сильні луги: гідроксид калію (KOH) чи натрію (NaOH). У деяких випадках застосовується сильна кислота, наприклад, H2SO4.

Що ми дізналися?

Електроліз – процес освіти і осідання на електродах іонів речовини під дією електричного струму. Вода розділяється на катіони водню і аніони кисню. Позитивні катіони рухаються до катода, негативні аніони – до анода. У деяких випадках вода дисоціюють на озон і перекис водню. Через низьку здатності до дисоціації в воду додається сильний електроліт, що не заважає утворенню водню і кисню. Найчастіше додається луг або сильна кислота.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Броміди. Іодіди