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électrolyse
Illustration d'un procédé d'électrolyse pour la production de 'l'hydroxyde de sodium (Chimie descriptive, Lyman C. Newell).
électrolyse
Illustration d'un voltmètre Hofmann, un outil utilisé pour réaliser la 'électrolyse de l'eau.

L 'électrolyse (prononcé électrolyse ou électrolyse[1]) Est un processus qui consiste à réaliser des transformations chimiques grâce à la contribution de énergie électrique; Nous avons alors la conversion de l'électricité énergie chimique.

Le processus inverse théorique d'électrolyse est la production d'électricité à travers un cheminée; la pile en fait produit de l'électricité en exploitant des transformations chimiques, tandis que l'électrolyse utilise l'électricité pour faire des transformations chimiques ont lieu. Procédé de production d'électricité dans une pile est un processus spontané, alors que le processus d'électrolyse ne se produit pas spontanément (en fait, il est nécessaire de prévoir de 'externe électricité à la système pour le processus d'avoir lieu).

dissociation électrolytique et Electrolysis

Le terme « électrolyse » vient de grec et cela signifie « rompre avec l'électricité »[2] étant donné que dans de nombreux cas soumis à l'électrolyse une substance dans son désassembler éléments constitutifs. Par exemple à travers la 'électrolyse de l'eau (dont le molécule Il se compose de deux atomes de hydrogène et un atome oxygène) Sont obtenus par les éléments qui le composent, à savoir un atome d'hydrogène (H2) Et d'oxygène (O2). Dans les cas où l'électrolyse sera effectivement conduire à la scission d'une substance dans ses éléments constitutifs, on l'appelle plus précisément dissociation électrolytique.

2H2OU(Aq) → 2H2 (g) + OU2 (g)

Pour l'application d'un courant électrique continu, subir une dissociation électrolytique de toutes les substances qui, solution ou fusionnés, ils se décomposent en ions, à savoir acides, la travail préparatoire, la sels et l 'eau.

Le phénomène de dissociation électrolytique peut néanmoins avoir lieu même sans fourniture d'électricité à partir de l'extérieur et d'autre part, la dissociation électrolytique est juste l'un des nombreux phénomènes qui se produisent pendant le processus d'électrolyse (par exemple des phénomènes de dépôt se produisent à l'électrode et polarisation), Donc le terme « électrolyse » et « dissociation électrolytique » ne sont pas synonymes.

lire Faraday

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: Les lois de l'électrolyse de Faraday.

a fait une étude systématique par électrolyse Michael Faraday, que 1832 il énonça ses deux lois sur l'électrolyse, Également découvert de façon indépendante par Carlo Matteucci[3]:

  1. la quantité d'éléments produits par un procédé d'électrolyse est directement proportionnelle à la quantité de charge qui est passé à travers la cellule électrolytique;
  2. égale la charge, la somme des différents éléments obtenus est proportionnelle à des poids équivalents des espèces chimiques.

électrolyse d'exécution

en laboratoire les expériences d'électrolyse sont généralement menées sur des solutions aqueuses; dans la solution aqueuse sont immergés deux électrodes dans laquelle un courant électrique continu est appliqué. Pour attraction entre les charges opposées, les ions positifs (cations) Sont attirés par l'électrode négative (cathode) Et des ions négatifs (anions) Électrode positive (anode).[4] sous normale redox, les électrodes ont des fonctions opposées, à savoir, la cathode est positive et attire les anions et l'anode a évidemment la tâche inverse, à savoir pour attirer les cations; que dans le cas de l'électrolyse que vous avez ce « échange » parce que la réduction est forcé par l'administration d'électrons, puis « les électrodes sont inversées rôle. »

Quand un ion positif entre en contact avec l'électrode négative (la cathode dans ce cas), il est forcé d'acquérir de celui-ci électrons, -à-dire subit une réduction. Par exemple, dans l'électrolyse d'un sel cuprique, les ions cuivriques (Cu2+) Sont convertis en cuivre métallique (Cu(S)), Qui est déposée sur la surface de l'électrode, selon la réaction:

Cu2+ + second- → Cu(S)

Quand un ion négatif entre en contact avec l'électrode positive (la 'anode dans ce cas), on obtient à ce ses électrons, soit soumis à une 'oxydation. un ion chlorure, par exemple, il est transformé en un atome de chlore; deux atomes de chlore se combinent dans un proche molécule du chlore gazeux diatomique, qui se déplace à une distance sous la forme de gaz, selon la réaction:

2cl- → Cl2 + second-

De même, le 'électrolyse de l'eau produit hydrogène et oxygène gazeux, par les réactions suivantes:

  • cathode: 2H+ + second- → H2
  • anode: 2OH- → ½ O2 + H2O + 2e-

La différence de potentiel électrique à appliquer aux électrodes pour provoquer l'électrolyse dépend de la potentiels de réduction les réactions qui se produisent dans chaque électrode.

La réduction ou l'oxydation des substances soumises à l'électrolyse auront lieu en conformité avec les règles suivantes:

  • la ions H+, sous la forme de hydroxonium (H3OU+), Deux de la dissociation que l'eau de celle d'un acide, Ils sont réduits plus facilement que les ions de métaux qui précèdent l'hydrogène dans l'échelle des potentiels de réduction; captane électrons atteignant la cathode (réduction), et passent ensuite de l'hydrogène atomique à l'état moléculaire.
  • Les ions des métaux qui suivent l'hydrogène dans l'échelle des potentiels de réduction sont réduits plus facilement que cela, pour atteindre les électrons de captane de cathode (réduction), ils deviennent des atomes neutres et sont déposées sous forme de cathode métallique.
  • Les ions chlorure, Cl-, si la solution est concentrée, il est plus facilement oxydé que des ions hydroxyle, atteindre l'anode, renoncer à leurs électrons (oxydation) et ensuite le développement du gaz de chlore.
  • la anions et des ions d'oxacides fluorure oxyder moins facilement que des ions hydroxyle, en faisant réagir deux à deux, les dégâts d'eau et de développer l'oxygène gazeux.

Il faut tenir compte du fait que le potentiel de réduction varie en fonction de la concentration électrolyse de l'espèce concernée, et vous devez être invoqué dans le cas plus général 'Nernst d'évaluer quelles espèces oxydes effectivement, et qui réduit, plutôt que de compter uniquement sur le potentiel redox tableaux (qui sont appelés à une concentration de 1M). Aussi, vous ne devriez pas négliger aucune surtension, ou surplus potentiel (dû à des causes dissipatives) à appliquer aux électrodes par rapport au simple potentiel de réduction des espèces qui participent à l'électrolyse. En particulier, en raison de la polarisation, la surtension est considérable en raison du développement de molécules gazeuses sur la surface d'un électrode (Tel que hydrogène ou oxygène).

applications

La substance la plus fréquemment produite par électrolyse dans un environnement industriel est le chlore, de saumure (solution de le chlorure de sodium) Ou du chlorure de sodium fondu.

Une autre application est l'électrolyseélectrogravimétrie, un méthode analytique très précis, utile notamment pour déterminer la titre un alliage par pesée la quantité de métal déposé sur la cathode.

la galvanoplastie et galvanoplastie sont des applications technologiques importantes qui permettent de couvrir la surface de divers matériaux d'une couche de métal plus noble, à des fins de protection à l'égard de corrosion ou à des fins décoratives ou simplement esthétiques. Un exemple dans ce sens est le processus de chromage.

Un autre exemple d'application de la des cellules d'électrolyse est le Générateur d'hydrogène, utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de électrolyse de l'eau.

Des applications importantes et les plus récentes comprennent les traitements des polluants contenus dans les déchets industriels, parmi lesquels une attention particulière est accordée aux composés organiques chlorés, dont certains sont cancérigènes et ne peuvent pas être éliminés au moyen de traitements biologiques (par exemple, « biorefrattari »); ils proviennent notamment de la production de polyvinylchlorure (PVC), obtenu à partir de le chlorure de vinyle monomère (VCM). Dans ce cas, le processus de déshalogénation pour la réduction électrochimique semble particulièrement prometteuse, car elle peut transformer les composés de biphényle des hydrocarbures, qu'ils sont biodégradables, tandis que les atomes de chlore sont transformés en chlorures inorganiques.

notes

  1. ^ www.dizionario-italiano.it
  2. ^ (FR) Online Etymology Dictionary
  3. ^ N. D'Amico, Histoire et histoires de l'école italienne, Zanichelli, Bologne 2010, p. 86 n. 19.
  4. ^ Il faut prendre soin de ne pas généraliser ce qui a été dit sur les signes des électrodes: en effet, alors que dans le cas des cellules d'électrolyse, l'électrode positive est l'anode et l'électrode négative est la cathode, dans le cas des piles galvaniques le contraire se produit, pour lequel le « électrode positive est la cathode et l'électrode négative est l'anode.

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