Meddelande

Du befinner dig just nu på en äldre version av Pluggakuten, gamla.pluggakuten.se. Nya Pluggakuten lanserades den 6 februari 2017 och du finner forumet på www.pluggakuten.se.

På gamla.pluggakuten.se kan du fortfarande läsa frågorna och svaren som ställts, men du kan inte skapa ett nytt konto eller nya trådar. Nya frågor och nytt konto skapar du på det nya forumet, välkommen dit!

[KE 1/A] Elektrolys

Red12
Medlem

Offline

Registrerad: 2015-04-27
Inlägg: 121

[KE 1/A] Elektrolys

Hej!

Jag håller på att analysera en elektrolys av kaliumjodidlösning med kolelektroder.

Förstår och beräknar men det finns en sak jag inte förstår. Hur vet man vad som är anod- respektive katodreaktion?


En annan sak jag inte förstår.

Hur vet man vilken reaktion som kommer att ske? Är det så att potentialen, dvs. differensen i voltvärden, ska vara så liten som möjligt?
Med vänlig hälsning.

Senast redigerat av Red12 (2015-04-27 10:58)

 
Smaragdalena
Medlem

Offline

Registrerad: 2012-02-02
Inlägg: 14676

Re: [KE 1/A] Elektrolys

PANK-regeln. Positiv Anod, Negativ Katod.

De negativa jonerna dras mot den positiva anoden, där de får chansen att reagera. Detta är anledningen till att negativa joner ofta kallas anjoner (åtminstone i amerikansk litteratur).

De positiva jonerna dras mot den negativa katoden, där de får chansen att reagera. Detta är anledningen till att positiva joner ofta kallas katjoner (åtminstone i amerikansk litteratur).

Ju ädlare ett ämen är, desto hellre "vill" det vara i sin reducerade form. (Jag brukar titta efter i vilken ände av tabellen jag hittar t ex guld, som jag vet är ädelt. Tabellerna kan vara skrivna på olika sätt.)

 
Red12
Medlem

Offline

Registrerad: 2015-04-27
Inlägg: 121

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Smaragdalena skrev:

PANK-regeln. Positiv Anod, Negativ Katod.

De negativa jonerna dras mot den positiva anoden, där de får chansen att reagera. Detta är anledningen till att negativa joner ofta kallas anjoner (åtminstone i amerikansk litteratur).

De positiva jonerna dras mot den negativa katoden, där de får chansen att reagera. Detta är anledningen till att positiva joner ofta kallas katjoner (åtminstone i amerikansk litteratur).

Ju ädlare ett ämen är, desto hellre "vill" det vara i sin reducerade form. (Jag brukar titta efter i vilken ände av tabellen jag hittar t ex guld, som jag vet är ädelt. Tabellerna kan vara skrivna på olika sätt.)

Fast vad händer vid elektrolys av saltsyra? Varför kan man skriva upp 2H2O + 2e^- --> h2+Oh^- + 4e^- och 2H2O --> O2 + 4H^+ + 4e^- som möjliga reaktioner?

 
Teraeagle
Medlem

Offline

Registrerad: 2014-12-09
Inlägg: 2346

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Vid elektrolys av en vattenlösning så finns alltid vatten tillgängligt. Om du har en lösning av saltsyra så kan alltså vattenmolekyler, vätejoner och/eller kloridjoner reduceras och oxideras. Vilka reaktioner som kommer att ske beror på deras elektrodpotential (E-värde), vilka brukar finnas listade i tabeller. Dock är det inte alltid så enkelt, t ex bildas klorgas trots att det "egentligen borde" bildas syrgas vid anoden enligt tabellvärdena om man använder sig av grafitelektroder. Detta beror på ett fenomen som kallas överpotential. För de allra flesta reaktioner kan man dock tillämpa principen att det ämne som lättast oxideras (lägst E-värde) och lättast reduceras (högst E-värde) också kommer att göra det. Om du jämför E-värdena för de möjliga reaktionerna vid elektrolys av saltsyra så ser du också att så är fallet.

Senast redigerat av Teraeagle (2015-04-27 12:39)


Kemiteknolog och metallurg
 
Red12
Medlem

Offline

Registrerad: 2015-04-27
Inlägg: 121

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Teraeagle skrev:

Vid elektrolys av en vattenlösning så finns alltid vatten tillgängligt. Om du har en lösning av saltsyra så kan alltså vattenmolekyler, vätejoner och/eller kloridjoner reduceras och oxideras. Vilka reaktioner som kommer att ske beror på deras elektrodpotential (E-värde), vilka brukar finnas listade i tabeller. Dock är det inte alltid så enkelt, t ex bildas klorgas trots att det "egentligen borde" bildas syrgas vid anoden enligt tabellvärdena om man använder sig av grafitelektroder. Detta beror på ett fenomen som kallas överpotential. För de allra flesta reaktioner kan man dock tillämpa principen att det ämne som lättast oxideras (lägst E-värde) och lättast reduceras (högst E-värde) också kommer att göra det. Om du jämför E-värdena för de möjliga reaktionerna vid elektrolys av saltsyra så ser du också att så är fallet.

Jo, det vet jag. En fråga bara; sker alltid det här
2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e- (en oxidation)

och 2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH- (en reduktion) i elektrolys av vattenlösning?


Tack för svaret.

 
Teraeagle
Medlem

Offline

Registrerad: 2014-12-09
Inlägg: 2346

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Ofta får man väl väte och syre som biprodukt, men jag skulle säga att det beror nog mycket på vilka andra ämnen som finns i lösningen. Finns det ämnen som oxideras/reduceras lättare så kommer det inte att vara reaktionen som dominerar. Hur stor spänning man använder har betydelse. Vilka ämnen elektroderna består av lika så (utnyttjas t ex vid eloxering av aluminium).

Senast redigerat av Teraeagle (2015-04-27 15:16)


Kemiteknolog och metallurg
 
Red12
Medlem

Offline

Registrerad: 2015-04-27
Inlägg: 121

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Teraeagle skrev:

Ofta får man väl väte och syre som biprodukt, men jag skulle säga att det beror nog mycket på vilka andra ämnen som finns i lösningen. Finns det ämnen som oxideras/reduceras lättare så kommer det inte att vara reaktionen som dominerar. Hur stor spänning man använder har betydelse. Vilka ämnen elektroderna står av lika så (utnyttjas t ex vid eloxering av aluminium).

Nej, precis. Hur ska man tänka angående normalpotentialen? Tycker det är ganska ytliga förklaringar i min bok. Det handlar väl om att det ska gå åt så lite energi som möjligt och därför kommer den reduktion och den oxidation med längst normalpotential att ske. Eller?

 
Teraeagle
Medlem

Offline

Registrerad: 2014-12-09
Inlägg: 2346

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Så borde man nog nästan kunna resonera. Man skulle även (mer korrekt) kunna säga att det är termodynamiskt ofördelaktigt att bilda klorgas före syrgas från vatten (dvs man skulle ungefär kunna säga att det krävs mer energi). Det hela är direkt kopplat till ändringen i Gibbs fria energi, vilken beror på ändring i entropi och entalpi. Det är den sistnämnda som man mest förknippar med "energi". Däremot är en reaktion kopplad till både termodynamik och reaktionskinetik, varav den förstnämnda inte tar hänsyn till överpotentialer som jag nämnde tidigare. Man kan alltså inte alltid säga att det som kräver minst energi är det som kommer hända, utan man måste ta hänsyn till entropi- och kinetikaspekter också.

Edit: vet inte om det var så du menade, men t ex kommer Cu att oxideras före Ag, medan Na+ kommer att reduceras före Li+ (jmf gärna med potentialerna för dessa i din tabell om du har en sådan, så kan du se om det var så du tänkte).

Senast redigerat av Teraeagle (2015-04-27 15:45)


Kemiteknolog och metallurg
 
Red12
Medlem

Offline

Registrerad: 2015-04-27
Inlägg: 121

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Teraeagle skrev:

Så borde man nog nästan kunna resonera. Man skulle även (mer korrekt) kunna säga att det är termodynamiskt ofördelaktigt att bilda klorgas före syrgas från vatten (dvs man skulle ungefär kunna säga att det krävs mer energi). Det hela är direkt kopplat till ändringen i Gibbs fria energi, vilken beror på ändring i entropi och entalpi. Det är den sistnämnda som man mest förknippar med "energi". Däremot är en reaktion kopplad till både termodynamik och reaktionskinetik, varav den förstnämnda inte tar hänsyn till överpotentialer som jag nämnde tidigare. Man kan alltså inte alltid säga att det som kräver minst energi är det som kommer hända, utan man måste ta hänsyn till entropi- och kinetikaspekter också.

Fast det är väl bara undantaget av klor som förekommer på gymnasienivå?

Hur ska man egentligen tänka om man har en elektrolys där en av elektroderna t.ex. består av koppar och den andra av klor. Det fanns en svårare uppgift där det såg ut på det sättet.

 
Teraeagle
Medlem

Offline

Registrerad: 2014-12-09
Inlägg: 2346

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Klor är det vanligaste exemplet, ja. Antar att du menar kol och inte klor som elektrod. I så fall beror det på vad som är katod och vad som är anod. Kol är relativt inert jämför med koppar. Om du tittar på tabellvärdena så ser du att koppar oxideras lättare än kloridjoner, så det logiska vore att du får en uppfrätt kopparanod som har gått i lösning.


Kemiteknolog och metallurg
 
Red12
Medlem

Offline

Registrerad: 2015-04-27
Inlägg: 121

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Teraeagle skrev:

Klor är det vanligaste exemplet, ja. Antar att du menar kol och inte klor som elektrod. I så fall beror det på vad som är katod och vad som är anod. Kol är relativt inert jämför med koppar. Om du tittar på tabellvärdena så ser du att koppar oxideras lättare än kloridjoner, så det logiska vore att du får en uppfrätt kopparanod som har gått i lösning.

Skulle du vilja exemplifiera genom att visa hur jag tar reda - med normalpontentialer - vad som sker vid elektrolys av natriumkloridlösning?

Vi måste tänka på att vattnet kan reduceras/oxideras.

 
Teraeagle
Medlem

Offline

Registrerad: 2014-12-09
Inlägg: 2346

Re: [KE 1/A] Elektrolys

Om vi har en lösning med Na+, Cl-, H2O och en elektrod av koppar och en av kol/grafit, kan vi leta upp följande standardpotentialer som kan vara relevanta (från sidan http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_e … ta_page%29 vi antar också att kolelektroden är inert och inte deltar i någon reaktion):

Cl2(g)+2e- <--> 2Cl-(aq) E°=1,36V
O2(g)+4H+(aq)+4e- <--> 2H2O(l) E°=1,229V
Cu+(aq)+e- <--> Cu(s) E°=0,52V
Cu2+(aq)+2e- <-->Cu(s) E°=0,337V
2H2O(l)+2e- <-->H2(g)+2OH-(aq) E°=-0.8277V
Na+(aq)+e- <--> Na(s) E°=-2,71V

(Potentialerna skrivs som reduktioner. För att få en oxidation så är det bara att vända på reaktionerna och byta tecken på E).

Vi kan tänka oss två scenarion:

(I) Kolanod, kopparkatod

Vid den positiva kolanoden ska det alltså ske en oxidation. Som man kan se bland reaktionerna har vi bara de två översta som alternativ. Som vi redan har konstaterat så kan man förvänta sig att det bildas syrgas, eftersom den reaktionen är mindre reduktiv än den med klorgas. Pga överpotentialseffekter är det dock klorgas och inte syrgas som bildas.

Vid den negativa kopparkatoden ska det ske en reduktion. Som vi redan har konstaterat är det vätgas som bildas.

(II) Kopparanod, kolkatod

Utifrån listan, vilket av ämnena vatten, koppar, natriumjoner eller kloridjoner borde vara enklast att oxidera vid kopparanoden?

Vid kolkatoden kommer det att ske reduktion av vatten till vätgas enligt samma princip som i (I).

Edit: Korrigerade några småfel eftersom jag trodde att du skrev elektrolys av saltsyra närdet egentligen stod natriumklorid. Ber om ursäkt för detta.

Senast redigerat av Teraeagle (2015-04-28 11:07)


Kemiteknolog och metallurg
 


Sidfot

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson

Powered by Mattecentrum
 |  Denna sida använder cookies |  Kontakta oss |  Feedback |