برقکافت
چکیده:
در مطلب قبل به معرفی سلول های الکترولیتی پرداختیم. یکی از کاربردهای سلول های الکترولیتی فرایند برقکافت است که در آزمایشگاه و صنعت اهمیت بسیاری دارد. در اینجا به بررسی مراحل انجام این فرایند می پرداختیم.
شرح فعالیت:
تعریف برقکافت:
برقکافت یا الکترولیز فرایندی است که طی آن با عبور جریان برق از درون محلول الکترولیت، یک واکنش شیمیایی در جهت غیر خودبه خودی انجام می شود. این فرایند در سلول الکتروشیمیایی الکترولیتی رقم می خورد.
رقابت کاتدی:
اگر الکترودهای سلول الکترولیتی در محلولی حاوی AgF قرار داشته باشند، با تولید جریان برق توسط باتری، الکترون ها از قطب منفی باتری خارج گشته و در سطح کاتد قرار می گیرند. این امر باعث می شود یون های Ag+(aq) به سمت کاتد حرکت کنند. در این مرحله بین یون های Ag+(aq) و مولکول های آب برای گرفتن الکترون رقابتی به وجود می آید.
برنده ی این رقابت گونه ای است که E° بزرگ تری داشته باشد چون اکسنده ی قوی تری است و تمایل بیش تری برای کاهش خواهد داشت.
از آنجا که طبق جدول E° ، یون Ag+(aq) در موقعیت پایین تری نسبت به H2O قرار دارد، E° بزرگتری داشته و در رقابت کاتدی برنده است و با گرفتن الکترون در سطح کاتد کاهش می یابد.
نکته: در رقابت کاتدی، کاتیون های گروه یک و دو، AL3+ و Mn2+ نسبت به H2O بازنده هستند.
رقابت آندی:
آند به قطب مثبت باتری وصل است. به دلیل مصرف یون های Ag+(aq) ، بار منفی محلول الکترولیت افزایش یافته و یون های F-(aq) برای این که دوباره بار الکتریکی محلول را به تعادل برسانند به سمت آند می روند تا الکترون خود را به آند بدهند. اما از آنجا که در اطراف آند مولکول های آب هم وجود دارند، بین آن ها و یون های F-(aq) بر سر از دست دادن الکترون و اکسایش یافتن رقابت ایجاد می شود. برنده ی این رقابت گونه ای است که E° کوچکتری داشته باشد چون کاهنده ی قوی تری است و تمایل بیش تری برای اکسایش خواهد داشت.
در این مثال، H2O نسبت به F- ، دارای E° کوچکتری بوده و برنده ی رقابت است.
نکته: در رقابت آندی، یون هایF- و CL- به صورت رقیق یا استاندارد و آنیون های اکسیژن دار مانند SO2-4 و PO3-4 و NO-3 و ... نسبت به H2O بازنده هستند.
تغییرات PH :
در این مثال در رقابت کاتدی یون های H+(aq) یا OH-(aq) تولید یا مصرف نمی شوند اما در رقابت آندی یون های H+(aq) تولید می شوند که با افزایش غلظت این یون ها PH محلول کم و اسیدی می شود.
