Elektrolyse af natriumchlorid:Forståelse af hydrogen- og natriumindsamling

Grundlæggende om elektrolyse

* Elektrolyse: Processen med at bruge en elektrisk strøm til at drive en ikke-spontan kemisk reaktion.

* Katode: Den negativt ladede elektrode, hvor der sker reduktion (forstærkning af elektroner).

* Anode: Den positivt ladede elektrode, hvor der sker oxidation (tab af elektroner).

Reaktionerne

Under elektrolysen af NaCl opstår følgende reaktioner:

* Ved katoden (reduktion):

* 2H2O(l) + 2e⁻ → H2(g) + 2OH⁻(vandig) Dette er reduktionen af vand til dannelse af brintgas.

* Ved anoden (oxidation):

* 2Cl⁻(vandig) → Cl2(g) + 2e⁻ Dette er oxidation af chloridioner til dannelse af klorgas.

Hvorfor hydrogen, ikke natrium?

1. Elektrokemisk serie: Den elektrokemiske serie (eller aktivitetsserie) lister metaller i rækkefølge efter deres reaktivitet. Natrium er et meget reaktivt metal, hvilket betyder, at det let taber elektroner. Brint er mindre reaktivt.

* Natrium er mere tilbøjelige til at blive oxideret (taber elektroner) ved anoden, IKKE katoden.

* Det er mere sandsynligt, at hydrogen reduceres (forstærker elektroner) ved katoden.

2. Overpotentiale: Overpotentialet er den ekstra spænding, der skal til for at overvinde energibarrieren, for at en reaktion kan opstå. Overpotentialet for reduktion af natriumioner er væsentligt højere end for reduktion af vand. Dette gør reduktionen af ​​vand til brint til den mere gunstige proces ved katoden.

I oversigt

* Elektrokemisk reaktivitet: Brint er mindre reaktivt end natrium, hvilket gør det mere sandsynligt, at det reduceres ved katoden.

* Overpotentiale: Overpotentialet for hydrogenreduktion er lavere, hvilket favoriserer dannelsen af det frem for natrium.

Bemærk: Hvis du skulle bruge en kviksølvkatode, ville overpotentialet for natriumreduktion blive sænket, og du kan få natriummetal produceret ved katoden. Dette er dog en meget farlig proces.