ELEKTROCHEMIE pokračování Elektrolýza, články a akumulátory Elektrochemie • Elektrochemie je vědní disciplína zabývající se rovnováhami a ději v soustavách, ve kterých se vyskytují částice nesoucí elektrický náboj • • Vedení elektrického proudu •v kovech je vedení ele. proudu uskutečněno usměrněným tokem elektronů • •v roztocích a taveninách elektrolytů uskutečněno volně pohyblivými ionty • •v taveninách po průchodu ele. proudu dochází ke změnám u kovů nikoli • •souhrnně se děje s průchodem stejnosměrného proudu roz. a tav. se označují jako elektrolýza • • Elektrolýza • Elektrolýza je fyzikálně-chemický jev, způsobený průchodem elektrického proudu roztokem nebo taveninou elektrolytu, při kterém dochází k chemickým změnám na elektrodách. • Elektrolýza.jpeg •Ke kladné elektrodě jsou přitahovány anionty a dochází zde k oxidaci • •K záporné elektrodě putují kationty a zde dochází k redukci • Názvy elektrod •!!! na Anodě dochází k Oxidaci !!! • •!!! na Katodě dochází k Redukci!! • •Z toho vyplývá, že v průběhu elektrolýzy má anoda náboj (+) a katoda (-) Příklad: elektrolýza vodného roztoku CuCl2 •do roztoku chloridu měďnatého ponoříme dvě uhlíkové elektrody a připojíme k nim zdroj stejnosměrného ele. proudu • •na kladně nabité anodě se uvolňují bublinky Cl2 • •a záporně nabitá katoda se obaluje povlakem vyloučené mědi •Celkový zápis: • CuCl2 --› Cu + Cl2 •Děj na kladné anodě: Cl-1 - e- --› Cl0 • 2 Cl0 --›Cl2 •Děj na záporné katodě: Cu+2 + 2e- --› Cu elektrolyza cucl2.jpg Příklad: elektrolýza vodného roztoku NaCl •do roztoku chloridu sodného ponoříme dvě uhlíkové elektrody a připojíme k nim zdroj stejnosměrného ele. Proudu • •na kladně nabité anodě se uvolňují bublinky Cl (jako u předchozího případu) • •na záporně nabité katodě se však neredukuje sodné ionty ale molekuly vody na vodík • elektrolyza_nacl_c.gif •Celkový zápis: • 2 NaCl +2 H2O--›2 NaOH + H2 + Cl2 •Děj na záporné katodě: • 2 Na+1 + 2 H2O + 2 e- --› 2 NaOH + H2 •Děj na kladné anodě: • Cl-1 - e- --› Cl0 • 2 Cl0 --› Cl2 • • (2 Cl-1 - 2 e- --› Cl2) •http://www.youtube.com/watch?v=kLLJV5pG_6w • • Příklad: elektrolýza taveniny NaCl •do taveniny chloridu sodného ponoříme dvě inertní elektrody a připojíme k nim zdroj stejnosměrného ele. proudu • •na kladně nabité anodě se uvolňují bublinky Cl (jako u předchozího případu) • •na záporně nabité katodě redukují sodné ionty na kovový sodík •Celkový zápis: • 2 NaCl --› 2 Na + Cl2 •Děj na záporné katodě: 2 Na+1 + 2 e- --› 2 Na •Děj na kladné anodě: Cl-1 - e- --› Cl0 • 2 Cl0 --› Cl2 • • (2 Cl-1 - 2 e- --› Cl2) nacl tavenina průmysl.gif •Využití elektrolýzy: • výroba chlóru a vodíku, elektrolýza vody, výroba čistých kovů (př. hliník, vápník a hořčík,…) • • G.č. jsou soustavy, ve kterých při vnějším spojení obou elektrod dochází k samovolným reakcím a soustava poskytuje elektrickou práci • • Typy článků: •Primární články – nevratné, nedají se znovu nabít •Sekundární články – vratné, dají se znovu nabít, stejnosměrným elektrickým proudem , tzv. akumulátory •Palivové články • Galvanické články •Která z elektrod je anodou a která katodou se stále řídí pravidlem: • •na anodě dochází k oxidaci, na katodě k redukci • • •V tomto případě je anoda zápornou elektrodou, zatímco katoda je kladná! • Typy galvanických článků •Daniellův článek •Leclanchéův článek (suchý článek) •Voltův článek •Bunsenův článek •Lithiový článek • …. • galvaniokz clanek.jpeg Primární články •jsou takové články, které po vybití není možné znovu nabít a tedy definitivně •se znehodnotí. • • Daniellův článek, Leclancheův článek a Rtuťový • článek Daniellův článek galvanicky_clanek danieluv.gif •nejjednodušším galvanický článkem •dnes je významný již pouze z historického hlediska • •katoda: měď •anoda: zinek •elektrolyt: soli mědi a zinku •vnitřní napětí: 1,1 V •použití: v současnosti se nepoužívá • • • > •Celkový zápis: • Zn + CuSO4 --› Cu + ZnSO4 •Děj na kladné katodě: Cu+2 + 2e- --› Cu •Děj na záporné anodě: Zn - 2e- --› Zn+2 danieluv clanek.gif Leclancheův článek (suchý článek) •Patří mezi nejpoužívanější články („tužková baterka“) • •katoda: zinek •anoda: uhlík •elektrolyt: salmiak •vnitřní napětí: 1,5 V •použití: menší proudy • http://athena.zcu.cz/kurzy/elch/000/HTML/21/Ob90.jpg •Celkový zápis: •Zn+ 2MnO2 + 2NH4Cl →[Zn(NH3)2Cl2] + 2MnO(OH) •Děj na kladné katodě: • 2MnO2 + 2H2O + 2e- → 2MnO(OH) + 2 OH- •Děj na záporné anodě: Zn → Zn+2 + 2e- • suchy_clanek leklehen.gif baterie.jpg http://www.armillaria.cz/sgc.htm •http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/elektro/elektro.html •http://www.fs.cvut.cz/cz/U218/pedagog/predmety/1rocnik/chemie1r/prednes/CH_predn11-Elch1.pdf •http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/elektro/clanky1/daniell.html •http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrol%C3%BDza •http://dragonadam.wz.cz/elektrolyza.html •http://www.armillaria.cz/sgc.htm •http://www.vscht.cz/fch/prikladnik/zkhtml/p.1.1.23.html •http://athena.zcu.cz/kurzy/elch/000/HTML/21/ • • • •