Hvorfor frigiver elektrolyse af koncentreret vandigt natriumchlorid klor i stedet for oxygen ved anoden?

1. Chloridionkoncentration :Koncentrationen af ​​chloridioner (Cl-) i en koncentreret NaCl-opløsning er væsentligt højere sammenlignet med andre ioner, såsom hydroxidioner (OH-) eller vandmolekyler (H2O). Som et resultat er der større sandsynlighed for, at chloridioner oxideres og danner klorgas ved anoden.

2. Oxidationspotentiale :Oxidationspotentialet for chloridioner (Cl- til Cl2) er lavere end for hydroxidioner (OH- til O2) og vandmolekyler (H2O til O2). Det betyder, at det kræver mindre energi at oxidere chloridioner og producere klorgas.

Standard oxidationspotentialerne ved 25°C er:

- Cl- → Cl2 (g) + 2 e- E° =1,36 V

- 2 H2O (l) → O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 e- E° =1,23 V

Derfor oxideres chloridioner under de samme betingelser fortrinsvis, hvilket fører til dannelsen af ​​klorgas ved anoden.

3. Konkurrerende reaktioner :Ved elektrolyse af vand er iltudvikling fra vandmolekyler (2H2O → O2 + 4H+ + 4e-) en konkurrerende reaktion på oxidationen af ​​chloridioner. Tilstedeværelsen af ​​koncentrerede chloridioner flytter dog ligevægten mod chlorudvikling på grund af den højere koncentration af chloridioner og deres lavere oxidationspotentiale.

Sammenfattende resulterer kombinationen af ​​en høj koncentration af chloridioner, et lavere oxidationspotentiale for chloridoxidation og tilstedeværelsen af ​​konkurrerende reaktioner fra vandmolekyler i frigivelsen af ​​klorgas i stedet for oxygen ved anoden under elektrolysen af ​​koncentreret vandigt natrium chloridopløsning.