1. Kloridjonkoncentration :Koncentrationen av kloridjoner (Cl-) i en koncentrerad NaCl-lösning är betydligt högre jämfört med andra joner, såsom hydroxidjoner (OH-) eller vattenmolekyler (H2O). Som ett resultat är det mer sannolikt att kloridjoner oxideras och bildar klorgas vid anoden.
2. Oxidationspotential :Oxidationspotentialen för kloridjoner (Cl- till Cl2) är lägre än för hydroxidjoner (OH- till O2) och vattenmolekyler (H2O till O2). Det betyder att det krävs mindre energi för att oxidera kloridjoner och producera klorgas.
Standardoxidationspotentialerna vid 25°C är:
- Cl- → Cl2 (g) + 2 e- E° =1,36 V
- 2 H2O (l) → O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 e- E° =1,23 V
Därför, under samma förhållanden, oxideras kloridjoner företrädesvis, vilket leder till bildning av klorgas vid anoden.
3. Konkurrerande reaktioner :Vid elektrolys av vatten är syreutveckling från vattenmolekyler (2H2O → O2 + 4H+ + 4e-) en konkurrerande reaktion till oxidation av kloridjoner. Närvaron av koncentrerade kloridjoner förskjuter emellertid jämvikten mot klorutveckling på grund av den högre koncentrationen av kloridjoner och deras lägre oxidationspotential.
Sammanfattningsvis resulterar kombinationen av en hög koncentration av kloridjoner, en lägre oxidationspotential för kloridoxidation och närvaron av konkurrerande reaktioner från vattenmolekyler i frigörandet av klorgas snarare än syre vid anoden under elektrolysen av koncentrerat vattenhaltigt natrium kloridlösning.
