Elektrolyse is een proces dat wordt gekenmerkt doorredox-eigenschappen met betrekking tot de samenstellende elementen van zouten en andere verbindingen in smelten of oplossingen, wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat.
Door middel van elektrolyse kun je metalen krijgen enniet-metalen die worden gekenmerkt door een hoge mate van chemische zuiverheid. Deze reactie is eenvoudig en toegankelijk en kan zelfs thuis gesimuleerd worden. Dit vereist een bron van constante elektrische stroom, een paar elektroden en een vooraf geprepareerde elektrolyt. De meest basale eigenschap van elektrolyten is hun vermogen om elektrische stroom te geleiden.
Maak onderscheid tussen elektrolyse van oplossingen en gesmolten zouten,ondanks de algemene gelijkenis vertonen ze een aantal significante verschillen. Bij het uitvoeren van elektrolyse van oplossingen moet rekening worden gehouden met de deelname van oplosmiddelionen aan het proces. De elektrolyse van smelten wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van alleen ionen van de stof zelf.
Om het gewenste product te verkrijgen (of het nu een metaal, gas of een niet-metaal is), moet u zich zorgen maken over het kiezen van een geschikte elektrode en het bereiden van de juiste elektrolyt.
Het materiaal voor de elektroden kan elk zijngeleider van elektrische stroom. In de meeste gevallen worden metalen en legeringen gebruikt; van niet-metalen kunnen grafietstaven (koolstof) goede indicatoren als elektrode vertonen. Zeer zelden, maar er zijn technologische oplossingen bekend waarbij vloeistoffen als materiaal voor de elektroden dienen.
Alles is klaar om elektrolyse uit te voerenzoutoplossingen. De positieve elektrode wordt de anode genoemd. Voor de negatieve elektrode wordt de aanduiding aangenomen - kathode. Door elektrolyse van oplossingen uit te voeren, wordt de anode geoxideerd (opgelost) en wordt de kathode verkleind. Het is erg belangrijk dat het "oplossen" van de anode geen invloed heeft op het chemische proces dat plaatsvindt in de oplossing (smelt). Anders is de belangrijkste voorwaarde voor de anode zijn traagheid. Idealiter kan het gemaakt zijn van platina, maar grafiet (koolstof) anodes zijn ook erg effectief.
Voor de kathode, bijna allemetalen plaat (het lost niet op). Koper, messing, koolstof (grafiet), zink, ijzer, aluminium kathodes worden veel gebruikt in de moderne industrie.
Thuis elektrolyse van oplossingen uitvoerenomstandigheden, praktisch uit afvalmaterialen is het mogelijk stoffen te verkrijgen zoals zuurstof, chloor, waterstof, koper, zwak zuur of alkali, zwavel. Gebruik experimenten met chloor niet te veel - het is giftig!
Om zuurstof en waterstof te verkrijgen, is het noodzakelijkelektrolyseren van de baking soda-oplossing (of natriumcarbonaat). Zuurstof zal vrijkomen in de vorm van bellen nabij de "+" elektrode (anode), waterstof zal worden vrijgegeven nabij de kathode ("-"). Op de vraag waarom waterstof werd gereduceerd, en niet natrium, zoals men zou kunnen veronderstellen, kan men het antwoord vinden: in de reeks metaalspanningen staat Na respectievelijk links van H2, in de competitie van twee kationen, won waterstof uit over natrium. Door deze reactie als voorbeeld te nemen, zagen we hoe elektrolyse van oplossingen in feite veranderde in elektrolyse van een oplosmiddel (water).
Door een oplossing van kopersulfaat als elektrolyt te gebruiken, krijgen we een donkerrode plaque op de kathode, een puur metaal, gereduceerd koper.
Gebaseerd op de resultaten van twee experimenten oper zijn enkele generalisaties voor elektrolyse. De positieve anode wordt een plaats voor de reductie van anionen; in beide hierboven beschouwde gevallen bleek het zuurstof te zijn. Aan de kathode worden kationen gereduceerd; in onze experimenten bleken ze waterstof te zijn - in het eerste geval koper - in het tweede. Kationen zijn in de regel metalen of waterstof, maar in sommige gevallen kunnen het niet-metalen en gassen zijn. De oxidatietoestand van een element speelt een belangrijke rol in het reductieproces.
