VIII.7.1. Electroliza.
Celulele galvanice sunt celule electrochimice în care o reacţie spontană redox produce un curent electric.
Un alt tip important de celule electrochimice sunt celulele electrolitice, în care un curent electric este folosit pentru a produce o reacţie nespontană. Astfel, procesele care au loc în celulele galvanice şi în cele electrolitice sunt inverse unele faţă de celelalte.
O celulă galvanică transformă energia chimică în energie electrică, atunci când are loc o reacţie cu o valoare pozitivă a lui E.
O celulă electrolitică transformă energia electrică în energie chimică atunci când un curent electric determină producerea unei reacţii cu o valoare negativă a lui E.
Procesul de a folosi un curent electric pentru a determina schimbări chimice se numeşte electroliză.
Electroliza constă în degajări de gaze şi depuneri de substanţe la cei doi electrozi, legați la o sursă electrică, atunci când curentul electric trece prin soluţiile sau topiturile de electroliţi.
Energia electrică face posibilă reacția chimică redox, care altfel nu este posibilă.
Electrolitul este o substanță care, dizolvată sau topită, permite trecerea curentului electric prin ea. Ca exemple de electroliți avem sărurile, acizii și bazele.
Fenomenul prin care un electrolit se descompune în ioni la dizolvarea în apă se numește disociație electrolitică.
În urma disocierii electrolitice, ionii formați au o mișcare dezordonată și devin mobili.
La introducerea celor doi electrozi legați la o sursă electrică, ionii din soluție încep să se miște ordonat și să se deplaseze către electrodul de semn opus lor, adică trece curentul electric prin soluție.
Odată ajunși la electrozi, au loc reacții chimice, adică ionii se neutralizează, devenind atomi sau molecule.
De exemplu, electroliza clorurii de cupru II (CuCl2) are loc astfel :
Ionii se descarcă la electrozi într-o anumită ordine:
- la anod, unde are loc oxidarea, anionii se descarcă în ordinea crescătoare a potenţialului de reducere, adică se descarcă mai întâi anionii cu potenţiale de reducere mai mici.
În soluțiile apoase ale sărurilor oxiacizilor se oxidează ionii HO-cu degajare de O2 și nu anionii sării respective.
De exemplu, prin electroliza soluției azotatului de plumb II au loc următoarele procese :
La anod (+) : 4 HO- → 2H2O + O2 + 4ē
La catod (-) : 2Pb2+ + 4ē → 2Pb
- la catod, unde are loc reducerea, cationii se descarcă în ordinea descrescătoare a potenţialelor de reducere, adică se descarcă mai întâi cationii cu potenţiale de reducere mai mari.
De exemplu, prin electroliza soluției sulfatului de magneziu au loc următoarele procese:
La anod (+) : 4HO- → 2H2O + O2 + 4ē
La catod (-) : 4H+ + 4ē → 2H2
Potențialul de reducere al Mg2+ este -2,37 < potențialul de reducere al H+ egal cu 0.
Un alt exemplu este electroliza soluției de azotat de argint, când au loc următoarele procese :
La anod (+) : 4HO- → 2H2O + O2 + 4ē
La catod (-) : 4Ag+ + 4ē → 4Ag
Potențialul de reducere al Ag+ este 0,80 > potențialul de reducere al H+ egal cu 0.