الکترولیز Electrolys

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: رسانایی الکترولیتی هنگامی صورت می.گیرد که یونهای الکترولیت بتوانند آزادانه حرکت کنند، چون در این مورد ، یونها هستند که بار الکتریکی را حمل می.کنند. به همین دلیل است که رسانش الکترولیتی ، اساسا توسط نمکهای مذاب و محلولهای آبی الکترولیتها صورت می.گیرد. علاوه بر این ، برای تداوم جریان در یک رسانای الکترولیتی ، لازم است که حرکت یونها با تغییر شیمیایی همراه باشد.

اصول رسانش الکترولیتی
این اصول رسانش الکترولیتی با بررسی الکترولیز NaCl مذاب بین الکترودهای بی.اثر بهتر متصور می.گردد. منبع جریان ، الکترونها را به الکترود سمت چپ می.راند. بنابراین ، می.توان گفت که این الکترود ، بار منفی پیدا می.کند. این الکترونها ، از الکترود مثبت سمت راست کشیده می.شوند. در میدان الکتریکی که بدین ترتیب بوجود می.آید، یونهای سدیم ( کاتیونها ) به طرف قطب منفی ( کاتد ) و یونهای کلرید ( آنیونها ) به طرف قطب مثبت ( آند ) جذب می.شوند.
در رسانش الکترولیتی ، بار الکتریکی بوسیله کاتیونها که به طرف کاتد و بوسیله آنیونها که در جهت عکس ، به طرف آند حرکت می.کنند، حمل می.شود. برای آنکه یک مدار کامل تشکیل شود، حرکت یونها باید با واکنشهای الکترودی همراه باشد. در کاتد ، اجزای شیمیایی معینی ( که لازم نیست حتما حامل بار باشند ) باید الکترونها را بپذیرند و کاهیده شوند و در آند ، الکترونها باید از اجزای شیمیایی معینی جدا شده ، در نتیجه آن اجزا اکسید شوند.
یونهای سدیم در کاتد کاهیده می.شوند:
Na+ + e→Na
یونهای کلرید در آند ، اکسید می.شوند:
2Cl-→Cl2 + 2e
از جمع این دو معادله جزئی ، واکنش کلی سلول بدست می.آید:
(2NaCl(l)→2Na(l) + Cl2(g
مسیر جریان الکترونها در الکترولیز
الکترونها از منبع جریان خارج شده ، به طرف کاتد روانه می.شوند. در آنجا یونهای سدیمی که به طرف این الکترود منفی جذب شده.اند، الکترونها را می.گیرند و کاهیده می.شوند. یونهای کلرید از کاتد دور و به آند کشیده می.شوند و در نتیجه ، بار منفی را در این جهت حمل می.کنند. در آند ، الکترونها از یونهای کلرید جدا شده ، بوسیله منبع جریان به طرف خارج سلول رانده می.شوند، بدین طریق ، مدار کامل می.شود. البته ، یونهای کلرید با از دست دادن الکترون اکسید شده ، به.صورت گاز کلر درمی.آیند.

عوامل موثر بر رسانش الکترولیتی
از آنچه گفته شد، مشخص می.شود که رسانش الکترولیتی به تحرک یونها مربوطه می.شود و هر چیز که این یونها را از حرکت باز دارد، موجب ایجاد مقاومت در برابر جریان می.شود. عواملی که بر رسانش الکترولیتی محلولهای الکترولیت اثر دارند، عبارتند از: جاذبه.های بین یونی ، حلالپوشی یونها و گرانروی حلال. این عوامل به.ترتیب به جاذبه.های بین ذرات ماده حل شده ، جاذبه.های بین ذرات حلال و ماده حل شده و جاذبه.های بین ذرات حلال مربوط می.شوند.
انرژی جنبشی متوسط یونهای ماده حل شده با افزایش دما زیاد می.شود. و بنابراین ، مقاومت رساناهای الکترولیتی به.طور کلی با افزایش دما کاهش می.یابد (یعنی رسانایی زیاد می.شود). به.علاوه ، اثر هر یک از سه عامل مذکور با زیاد شدن دما ، کم می.شود.
باید توجه داشته باشیم که در هر زمان ، تمام قسمتهای محلول الکترولیت از نظر خنثی می.ماند، زیرا بار مثبت کلی همه کاتیونها برابر با بار منفی همه آنیونها است.

استوکیومتری الکترولیز
روابط کمی میان الکتریسیته و تغییر شیمیایی برای نخستین بار در سالهای 1832 و 1833 بوسیله "مایکل فارادی" بیان شد. برای درک کار فارادی ، بهترین راه مراجعه به نیم واکنشهایی است که به هنگام عمل الکترولیز صورت می.گیرد. به هنگام الکترولیز سدیم کلرید مذاب ، تغییر در کاتد:
Na+ + e→Na
نشان می.دهد که برای تولید یک اتم سدیم ، یک الکترون لازم است. پس برای تولید یک مول سدیم فلزی ( 22.9898g Na ) ، یک مول الکترون ( عدد آووگادرو الکترون ) لازم است. مقدار بار معادل با یک مول الکترون ، فارادی (F) نامیده می.شود. یک فارادی برابر با 96485 کولن است که برای مسائل معمولی ، آن را گرد کرده، برابر با 96500C در نظر می.گیریم:
1F=96500C
اگر 2F الکتریسیته مصرف شود، 2 مول Na تولید می.شود. در همان زمان که عده الکترونهایی معادل 1F الکتریسیته به کاتد اضافه شود، همان عده الکترون از آند جدا می.شود:
2Cl→Cl2(g) + 2e نتیجه جدا شدن 1mol الکترون (1F) از آند ، تخلیه بار یک مول یون -Cl و تولید 0.5mol گاز کلر است. اگر 2F الکتریسیته در سلول جریان یابد، 2 مول یون تخلیه می.شود و 1mol گاز Cl2 آزاد می.شود. بنابراین واکنشهای الکترودی را می.توان بر حسب مول و فارادی تفسیر کرد. مثلا ، اکسایش آندی یون هیدروکسید:
4OH-→O2(g) + 2H2O + 4e
را می.توان این طور بیان کرد که وقتی 4F الکتریسیته از سلول می.گذرد، 4 مول یون -OH ، یک مول گاز O2 و دو مول H2O تولید می.کند. روابط میان مولهای ماده و فارادی های الکتریسیته ، مبنای محاسبات استوکیومتری مربوط به الکترولیز است. به خاطر داشته باشید که یک آمپر (1A) برابر آهنگ جریان یک کولن (1C) در ثانیه است.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 301]