1314 electròlisi

ELECTRÒLISI
Què passa si connectem una dissolució
de SnCl2 a un generador de corrent
continu?
Sn2+(aq) + 2e2Cl-(aq)
Sn2+(aq) + 2Cl-
Sn(s)
Cl2(g) + 2e-
Sn(s) + Cl2(g)
ELECTRÒLISI
Càlculs en processos electrolítics: Lleis de Faraday
Primera llei: la massa de substància que es genera als elèctrodes d’una cubeta electroítica
és directament proporcional a la quantitat de corrent que hi circula.
Q=I·t
Segona llei: la massa de la substància que es redueix o s’oxida en un elèctrode per a una
quantitat determinada de corrent està determinada per la relació estequiomètrica entre la
subtància i el nombte d’electrons de la semireacció considerada.
ELECTRÒLISI
Electròlisi de l’aigua
Eoxid=-0,81 V
Ered=-0,42 V
Epila=-1,23 V
Per dur terme l’electròlisi de l’aigua la diferència de potencial mínima necessària serà de 1,23
V. A la pràctica cal aplicar una diferència de potencial de 1,8 V, ja que el sobrepotencial amb
elèctrodes de Pt és de 0,6 V.
ELECTRÒLISI
Electròlisi de l’aigua
Eoxid=-0,81 V
Ered=-0,42 V
Epila=-1,23 V
Per dur terme l’electròlisi de l’aigua la diferència de
potencial mínima necessària serà de 1,23 V. A la pràctica
cal aplicar una diferència de potencial de 1,8 V, ja que el
sobrepotencial amb elèctrodes de Pt és de 0,6 V.
El sobrepotencial depèn de :
-La polarització deguda canvis de concentració al voltant
dels elèctrodes.
-El sobrepotencial d’activació que depèn de la velocitat
amb què es transfereixen els electrons entre les espècies
químiques i els elèctrodes.
ELECTRÒLISI
Electròlisi d’una dissolució d’una sal (NaCl)
Esperaríem obtenir Na i Cl2:
Però obtenim 2 gasos:
Cl2 a l’ànode: Eoxid(Cl-/Cl2)=-1,36
Eoxid(H2O/O2)=-0,81. Obtenim Cl2 enlloc de O2 degut a que el sobrepotencial de l’oxigen és
més gran que el del clor
H2 al càtode: perquè H2O té un potencial de reducció més gran que Na.
Si la dissolució és diluïda obtenim H2 al càtode i O2 a l’ànode.
ELECTRÒLISI
Electròlisi de dissolucions aquoses
L’electròlisi d’una dissolució aquosa d’un elèctrolit no és tan senzilla perquè l’aigua pot
intervenir.
En el càtode reaccionarà amb més facilitat l’espècie química que tingui un potencial de
reducció més alt. (Ered H2O=-0,42 V). Qualsevol catió amb un potencial estàndard de
reducció més positiu que -0,42 V es reduirà al càtode abans que l’aigua. Ex: Cu2+, Ag+ es
reduiràn abans que l’aigua. Mentre que Na+, Ca2+, Zn2+ no es reduiran, ho farà l’aigua i es
despendrà H2.
En l’ànode reaccionarà amb més facilitat l’espècie química que sigui més oxidable, és a dir, la
que tingui un potencial de reducció més petit o, altrament dit, el potencial d’oxidació més
gran. El Eoxid H2O=-0,81 V. Anions com F-, SO42- no s’oxidaran, ho farà l’aigua. L’anió I- que té
un potencial d’oxidació més gran, s’oxidarà abans que l’aigua.
ELECTRÒLISI
Electròlisi de sals foses: Per obtenir metalls amb potencial de reducció inferior al de
l’aigua, hem de fer l’electròlisi de la sal fosa. Exemple: NaCl, KCl…
ELECTRÒLISI
Obtenció del lleixiu
Electròlisi d’una dissolució concentrada de NaCl:
(+) Ànode (oxidació): 2 ClCl2 + 2 e(-) Càtode (reducció) 2 H2O + 2 eH2 + 2 OHProcés global: 2 NaCl(aq) + 2 H2O(l)
Cl2(g) + H2(g) + 2 NaOH(aq)
Si tots aquests productes estan en contacte en el mateix bany electrolític, es produeix
l’oxidació del clor i a la vegada la seva reducció i s’obté una barreja aquosa hipoclorit i
clorur de sodi, anomenada LLEIXIU
Cl2(g) + 2NaOH(aq)
NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)
CORROSIÓ DE METALLS
La corrosió és un procés en el qual un metall s’oxida en cedir
electrons a l’oxigen atmosfèric per formar un òxid metàl·lic.
Exemples:
- el ferro quan es rovella.
- la plata quan s’enfosqueix
- el coure quan es recobreix d’una capa de
carbonat de coure de color verd.
CORROSIÓ DE METALLS
Fe2+(aq) + 2e-
Reacció a l’ànode: Fe(s)
Reacció al càtode: ½ O2(aq) + H2O(l) + 2eFe2+ + 2 OH-
Fe(OH)2(s)
Fe(OH)2 + ½ O2(g) + H2O
2 Fe(OH)3 (aq)
2 OH- (aq)
2 Fe(OH)3 (aq)
Fe2O3·xH2O (rovell)
CORROSIÓ DE METALLS
Mètodes per prevenir la corrosió:
-Protecció de la superfície metàl·lica amb una pintura.
-Passivació o inactivació del metall a causa de la formació de l’oxid.
-Recobriment de la superfície amb una altre metall amb un potencial de reducció
positiu, és a dir, amb poca tendència a oxidar-se.
-Recobriment amb un metall que presenti passivació.
-Protecció catòdica del metall a causa de la unió amb un altre metall amb més tendència
a oxidar-se, és a dir, amb un potencial de reducció menor; així, l’espècie que s’oxida serà
la que s’ha unit, mentre que el metall actua com a càtode.
PROTECCIÓ DE L’ALUMINI FRONT LA CORROSIÓ
L’alumini es pot protegir de la corrosió mitjançant un procés que s’anomena anodització.
Al forma una capa de Al2O3 (10-8 m). En el procés d’anodització s’augmenta el gruix
d’aquesta capa (10-5 m).
En l’anoditzacio l’alumini és l’ànode i l’electrolit és H2SO4.
GALVANOPLÀSTIA
Galvanoplàstia consisteix en recobrir
(galvanitzar) un objecte metàl·lic amb
una capa fina d’un altre metall.
L’objecte que es vol galvanitzar és el
càtode i l’ànode de la cel·la és el
metall que formarà el recobriment.
REFINACIÓ ELECTROLÍTICA DEL COURE
El Cu que s’obté del seu mineral té una puresa del 99%. La resta són impureses de Pt, Ag,
Fe, Au i Zn.
Perquè sigui bon conductor necessitem puresa de 99,95%.
Per purificar-lo s’utilitza la refinació electrolítica.
Ànode
Càtode