Autor: Selma Smajić

ElektrolizaFaradejevi zakoni

Električna struja u tečnostima ELEKTROLITI

Tečnosti koje provode elektricitet nazivaju se elektroliti.

Ploče u elektrolitu nazivaju se elektrode.

Elektroda vezana za pozitivan pol električnog izvora zove se anoda, a za negativan pol – katoda.

Izdvajanje mjehurića na elektrodama pokazuje da je prenošenje elektriciteta kroz elektrolite vezano za istovremeno izdvajanje materijalnih čestica na elektrodama.

Molekuli kiselina, baza i soli pri rastvaranju u vodi razlažu se u dva ili više dijelova.

Razlaganje molekula tečnosti na pozitivne i negativne jone naziva se elektrolitička disocijacija.

Elektrolički procesi prikazuju se shematski na slijedeći način:

NaCl Na+ + Cl-

HCl H+ + Cl-

CuSO4 Cu+ + SO4-

CaCl2 Ca+ + Cl-

Strelica udesno pokazuje disocijaciju molekula na jone, a strelica ulijevo pokazuje rekombinaciju - proces vezanja slobodnih elektrona za jone tj. formiranje neutralnih molekula od pozitivnih i negativnih jona.

Pozitivni joni kreću se prema katodi zbog čega se nazivaju katjoni dok se negativni kreću prema anodi pa se nazivaju anjoni. Ovakav oblik provođenja električne struje gdje se pod djelovanjem spoljašnjeg polja kreću obje grupe jona naziva se provođenje konvekcijom.

Proticanje električne struje kroz elektrolite vezan je za neutraliziranje pozitivnih i negativnih jona na katodi i anodi.

2H+ + 2e- = H2

Kristalna rešetka NaCl

Elektroliza

Kod elektrolize joni disociranih molekula rastvorene supstance kreću se usmjereno u električnom polju ka elektrodama, a pri dodiru sa elektrodama prelaze u neutralne atome, ili atomske grupe disociranih molekula.

Provodnost elektrolita vezana je za izdvajanje neutralnih atoma hemijskih elemenata ili atomskih grupa na elektrodama.

Proces izdvajanja sastojaka iz elektrolita,kao rezultat protjecanja električne struje kroz njih, naziva se elektroliza.

Rezultat elektrolize vodenog rastvora H2SO4

Izdvajanje kiseonika rezultat je sekundarnog procesa elektrolize pa se zato naziva sekundarna reakcija, a izdvojeni kiseonik - sekundarni produkt elektrolize.

Provodljivost elektrolita

U procesu neutralizacije joni dobijaju od katode svoj manjak elektrona dok negativni joni predaju elektrodi svoj višak elektrona, to se izražava na sljedeći način:

2H+ + 2e- = H2

2Cl- = 2e- + Cl2

Proces provođenja elektriciteta kroz elektrolite praćen je izdvajanjem sastojaka na elektrodama kao i drugim sekundarnim procesima.

U spoljašnjem dijelu strujnog kola provodnost elektronska, a u unutrašnjem dijelu strujnog kola (elektrolitu) – jonska.Pri ovome je broj proteklih elektrona jednak broju neutraliziranih jonskih parova kod jednovalentnih elemenata, dvostrukom broju ako su u pitanju dvovalentni elementi, itd.

Izraz za električnu struju jona:

I+ = nZeSv+ I- = nTeSv-

I = I+ + I- = nZeS (v+ + v-)

Elektroliza vodenog rastvora CuCl

Faradejevi zakoni

Prvi Faradejev zakon (1836.g.) glasi:

Masa supstance koja se izdvoji pri elektrolizi upravo je razmjerna količini elektriciteta koja protekne kroz elektrolit.

m = k qIz relacije k = m/q se izvodi sljedeći zaključak:

Elektrohemijski ekvivalent neke tvari brojno je jednak masi te tvari koja se izdvoji na elektrodi, kada kroz rastvor protekne količina elektriciteta od jednog kulona. [kg/C]

Elektrohemijski ekvivalenti nekih tvari

tvar valencija k (kg/C)

Aluminij 1 0,0932 10-6

Bakar 1 0,6588 10-6

Bakar 2 0,3294 10-6

Vodonik 1 0,0104 10-6

Gvožđe 2 0,2893 10-6

Gvožđe 3 0,1929 10-6

Nikal 2 0,3041 10-6

Nikal 3 0,2027 10-6

Srebro 1 0,1180 10-6

Cink 2 0,6151 10-6

Ako kroz elektrolit protiče električna struja stalne jačine (I = const.) onda je q = I t, onda je I Faradejev zakon dobija praktičniji oblik

m = kq = kIt

Uređaj kojim se određuje količina proteklog elektriciteta kroz neko strujno kolo mjerenjem nataložene mase naziva se kulometar.

Drugi Faradejev zakon (1836.g.) glasi:

Elektrohemijski ekvivalent svake tvari upravo je razmjeran njenom hemijskom ekvivalentu.

K = 1/F A/z Faradej je eksperimentalno dokazao da konstanta F iznosi

F 96500 C/mol – Faradejev broj

Sjedinjavanjem oba Faradejeva zakona dobijamo:

m = 1/F A/z q

Faradejev broj brojno jednak količini elektriciteta koja iz rastvora izdvoji količinu tvari od jednog mola.

Naelektriziranje jednog mola jednovalentnih jona iznosi:

q = eNA = 1,602 10-19C 6,022 1023 = 96484 C