Grundläggande om elektrolys
* Elektrolys: Processen att använda en elektrisk ström för att driva en icke-spontan kemisk reaktion.
* Katod: Den negativt laddade elektroden där reduktion (förstärkning av elektroner) sker.
* Anod: Den positivt laddade elektroden där oxidation (förlust av elektroner) sker.
Reaktionerna
Under elektrolysen av NaCl inträffar följande reaktioner:
* Vid katoden (reduktion):
* 2H2O(l) + 2e⁻ → H2(g) + 2OH⁻(aq) Detta är reduktionen av vatten för att bilda vätgas.
* Vid anoden (oxidation):
* 2Cl⁻(aq) → Cl2(g) + 2e⁻ Detta är oxidation av kloridjoner för att bilda klorgas.
Varför väte, inte natrium?
1. Elektrokemisk serie: Den elektrokemiska serien (eller aktivitetsserien) listar metaller i ordning efter deras reaktivitet. Natrium är en mycket reaktiv metall, vilket betyder att den lätt förlorar elektroner. Väte är mindre reaktivt.
* Natrium är mer benägna att oxideras (förlora elektroner) vid anoden, INTE katoden.
* Det är mer sannolikt att väte reduceras (förstärker elektroner) vid katoden.
2. Överpotential: Överpotentialen är den extra spänning som behövs för att övervinna energibarriären för att en reaktion ska inträffa. Överpotentialen för reduktion av natriumjoner är betydligt högre än för reduktion av vatten. Detta gör reduktionen av vatten till väte till den mer gynnsamma processen vid katoden.
Sammanfattning
* Elektrokemisk reaktivitet: Väte är mindre reaktivt än natrium, vilket gör det mer sannolikt att det reduceras vid katoden.
* Överpotential: Överpotentialen för reduktion av väte är lägre, vilket gynnar dess bildning framför natrium.
Obs! Om du skulle använda en kvicksilverkatod skulle överpotentialen för natriumreduktion sänkas, och du kan få natriummetall producerad vid katoden. Detta är dock en mycket farlig process.
