વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એ વિદ્યુત પ્રવાહ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (ક્ષાર, એસિડ, આલ્કલીનું દ્રાવણ) વિઘટન છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ ફક્ત સીધા પ્રવાહનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, મીઠામાં સમાયેલ હાઇડ્રોજન અથવા ધાતુ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ (કેથોડ) પર મુક્ત થાય છે. જો સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ) ધાતુથી બનેલું હોય (સામાન્ય રીતે મીઠામાં સમાન હોય), તો વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ ઓગળી જાય છે. જો એનોડ અદ્રાવ્ય હોય (ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બન), તો ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ધાતુની સામગ્રી વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન ઘટે છે.

કેથોડ પર વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન છોડવામાં આવતા પદાર્થની માત્રા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા વહેતી વીજળીની માત્રાના પ્રમાણસર છે.

એક કુલમ્બ વીજળી દ્વારા છોડવામાં આવતા પદાર્થની માત્રાને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ A કહેવામાં આવે છે, તેથી G=A Q; G=A I t,

જ્યાં G એ પ્રકાશિત પદાર્થની માત્રા છે; પ્ર - વીજળીનો જથ્થો; I - ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ; ટી - સમય.

દરેક ધાતુની પોતાની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ A હોય છે.

ગણતરી ઉદાહરણો

1. કેટલા તાંબામાંથી મુક્ત થશે કોપર સલ્ફેટ(CuSO4) (ફિગ. 1) વર્તમાન I=10 A સાથે 30 મિનિટ માટે. તાંબાના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ A=0.329 mg/A સેકન્ડ.

ચોખા. 1. ઉદાહરણ તરીકે યોજના 1

G = A I t = 0.329 10 30 60 = 5922 mg = 5.922 g.

કેથોડમાંથી નિલંબિત પદાર્થ 5.9 ગ્રામ શુદ્ધ તાંબુ છોડશે.

2. ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોપર પ્લેટિંગ માટે અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતા = 0.4 A/dm2. કેથોડ વિસ્તાર કે જે તાંબાથી ઢંકાયેલો હોવો જોઈએ તે S=2.5 dm2 છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ માટે કયા પ્રવાહની જરૂર છે અને 1 કલાકમાં કેથોડ પર કેટલું કોપર છોડવામાં આવશે (ફિગ. 2).

ચોખા. 2 . ઉદાહરણ તરીકે યોજના 2

I= S =0.4-2.5=l A; G=A Q=A I t=0.329 1 60 60=1184.4 મિલિગ્રામ.

3. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન ઓક્સિડાઇઝ્ડ પાણી (ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફ્યુરિક એસિડ H2SO4 નું નબળું દ્રાવણ) હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિઘટિત થાય છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ કાર્બન, ટીન, કોપર, વગેરે હોઈ શકે છે, પરંતુ પ્લેટિનમ શ્રેષ્ઠ છે. એનોડ પર કેટલો ઓક્સિજન છોડવામાં આવશે અને 1/4 કલાકમાં 1.5 A ના પ્રવાહ પર કેથોડ પર કેટલો હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવશે. 1 A સેકન્ડની વીજળીનો જથ્થો 0.058 cm3 ઓક્સિજન અને 0.116 cm3 હાઇડ્રોજન ( ફિગ. 3).

ચોખા. 3 . ઉદાહરણ તરીકે યોજના 3

Ga=A I t=0.058 1.5 15 60=78.3 cm3 ઓક્સિજન કેથોડ પર છોડવામાં આવશે.

Gк=A I t=0.1162 1.5 15 60=156.8 cm3 હાઇડ્રોજન એનોડ પર છોડવામાં આવશે.

આ પ્રમાણમાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના મિશ્રણને ડિટોનેટિંગ ગેસ કહેવામાં આવે છે, જે જ્યારે સળગાવવામાં આવે છે, ત્યારે વિસ્ફોટ કરીને પાણી બનાવે છે.

4. પ્રયોગશાળા પ્રયોગો માટે ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન (ઓક્સિડાઇઝ્ડ સલ્ફ્યુરિક એસિડ) (ફિગ. 4) નો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે. પ્લેટિનમ ઇલેક્ટ્રોડ કાચમાં સોલ્ડર કરવામાં આવે છે. પ્રતિકારનો ઉપયોગ કરીને, અમે વર્તમાન I = 0.5 A. સેટ કરીએ છીએ. (દરેક 1.9 V ના ત્રણ શુષ્ક કોષોની બેટરી વર્તમાન સ્ત્રોત તરીકે વપરાય છે.) 30 મિનિટમાં કેટલું હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન છોડવામાં આવશે.

ચોખા. 4. ઉદાહરણ તરીકે આકૃતિ 4

જમણા પાત્રમાં, Gк=А I t=0.1162 0.5 30 60=104.58 cm3 હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવશે.

Ga=A l t=0.058 0.5 30 60=52.2 cm3 ઓક્સિજન ડાબા વાસણમાં છોડવામાં આવશે (વાયુઓ પાણીને મધ્ય વાસણમાં ધકેલે છે).

5. કન્વર્ટર યુનિટ (મોટર-જનરેટર) ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક (શુદ્ધ) તાંબાના ઉત્પાદન માટે વર્તમાન પ્રદાન કરે છે. 8 કલાકમાં 20 કિલો તાંબુ મેળવવું જરૂરી છે. જનરેટરે કયો પ્રવાહ આપવો જોઈએ?

ત્યારથી G=A I t, પછી I=G/(A t)=20000000/(0.329 8 3600)=20000000/9475.2=2110.7 A.

6. 200 હેડલાઇટને ક્રોમ કરવી જરૂરી છે, જેમાંના દરેકને 3 ગ્રામ ક્રોમની જરૂર છે. આ કાર્યને 10 કલાકમાં પૂર્ણ કરવા માટે કયો પ્રવાહ જરૂરી છે (ક્રોમિયમ A = 0.18 mg/A સેકન્ડના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ).

I=G/(A t)=(200 3 1000)/(0.18 10 3600)=92.6 એ.

7. એલ્યુમિનિયમ 7 V ના બાથ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ અને 5000 A ના કરંટ પર બાથમાં કાઓલિન માટી અને ક્રાયોલાઇટના દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. એનોડ કાર્બનના બનેલા હોય છે, અને બાથ કાર્બન બ્લોક્સ સાથે સ્ટીલના બનેલા હોય છે ( ફિગ. 5).

ચોખા. 5. ઉદાહરણ તરીકે આકૃતિ 5

ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ (ઉદાહરણ તરીકે, 40 બાથ) વધારવા માટે એલ્યુમિનિયમના ઉત્પાદન માટેના બાથ શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે. 1 કિલો એલ્યુમિનિયમનું ઉત્પાદન કરવા માટે, આશરે 0.7 કિગ્રા કાર્બન એનોડ અને 25-30 kWh વીજળીની જરૂર પડે છે. આપેલ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને, જનરેટરની શક્તિ, 10 કલાકની કામગીરી માટે વીજળીનો વપરાશ અને પરિણામી એલ્યુમિનિયમનું વજન નક્કી કરો.

40 બાથ માટે કામ કરતી વખતે જનરેટર પાવર P=U I=40 7 5000=1400000 W =1400 kW.

વિદ્યુત ઉર્જા 10 કલાકમાં વપરાય છે, A=P t=1400 kW 10 કલાક=14000 kWh.

ઉત્પાદિત એલ્યુમિનિયમની માત્રા G=14000: 25=560 kg.

સૈદ્ધાંતિક ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષના આધારે, ઉત્પાદિત એલ્યુમિનિયમની માત્રા સમાન હોવી જોઈએ:

GT=A I t=0.093 5000 40 10 3600=0.093 7200000000 mg=669.6 kg.

ગુણાંક ઉપયોગી ક્રિયાઇલેક્ટ્રોલિટીક ઇન્સ્ટોલેશન બરાબર છે: કાર્યક્ષમતા = G/Gt = 560/669.6 = 0.83 = 83%.

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓનો સમૂહ જે ઉકેલોમાં ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર થાય છે અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પીગળે છે ત્યારે તેમાંથી પસાર થાય છે વિદ્યુત પ્રવાહવિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ કહેવાય છે.

વર્તમાન સ્ત્રોતના કેથોડ પર, સોલ્યુશન અથવા મેલ્ટમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને કેશનમાં સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા થાય છે, તેથી કેથોડ "ઘટાડો કરનાર એજન્ટ" છે.

એનોડ પર, ઇલેક્ટ્રોન આયન દ્વારા આપવામાં આવે છે, તેથી એનોડ એ "ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ" છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, એનોડ અને કેથોડ બંને પર સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે.

જ્યારે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ નિષ્ક્રિય (અન-ઉપયોગી) એનોડ (ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રેફાઇટ અથવા પ્લેટિનમ) નો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે, નિયમ તરીકે, બે ઓક્સિડાઇઝિંગ અને બે પુનઃસ્થાપન પ્રક્રિયા: એનોડ પર - આયન અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન, કેથોડ પર - કેશન અને હાઇડ્રોજન આયનોમાં ઘટાડો.

જ્યારે સક્રિય (ઉપયોગી) એનોડનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રક્રિયા વધુ જટિલ બને છે અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ પરની સ્પર્ધાત્મક પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:

એનોડ પર - આયન અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન, ધાતુનું એનોડિક વિસર્જન - એનોડ સામગ્રી; કેથોડ પર - મીઠું કેશન અને હાઇડ્રોજન આયનોમાં ઘટાડો,

એનોડને ઓગાળીને મેળવેલા ધાતુના કેશનમાં ઘટાડો.

એનોડ અને કેથોડ પર સૌથી વધુ સંભવિત પ્રક્રિયા પસંદ કરતી વખતે, વ્યક્તિએ એવી સ્થિતિમાંથી આગળ વધવું જોઈએ કે જે પ્રતિક્રિયાને ઓછામાં ઓછી ઊર્જાની જરૂર હોય તે આગળ વધશે. વધુમાં, નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ સાથે મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન એનોડ અને કેથોડ પર સૌથી સંભવિત પ્રક્રિયા પસંદ કરવા માટે, નીચેના નિયમોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

1. એનોડ પર નીચેના ઉત્પાદનો રચના કરી શકે છે: a) આયનોના દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, તેમજ આલ્કલી ઉકેલો, ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે; b) આયનોના ઓક્સિડેશન દરમિયાન, અનુક્રમે ક્લોરિન, બ્રોમિન અને આયોડિન છોડવામાં આવે છે; c) આયનોના ઓક્સિડેશન દરમિયાન કાર્બનિક એસિડપ્રક્રિયા થાય છે:

2. ડાબી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત આયનો ધરાવતા મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, કેથોડ પર હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે; જો આયન હાઇડ્રોજનની જમણી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત હોય, તો કેથોડ પર ધાતુ જમા થાય છે.

3. કેથોડ વચ્ચે વોલ્ટેજની શ્રેણીમાં સ્થિત આયનો ધરાવતા મીઠાના દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, કેશનમાં ઘટાડો અને હાઇડ્રોજનની ઉત્ક્રાંતિ બંનેની સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે.

ચાલો, ઉદાહરણ તરીકે, નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ પર કોપર ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદનને ધ્યાનમાં લઈએ. સોલ્યુશનમાં આયનો હોય છે જે, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ, અનુરૂપ ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ નિર્દેશિત થાય છે:

મેટાલિક કોપર કેથોડ પર છોડવામાં આવે છે, અને ક્લોરિન ગેસ એનોડ પર છોડવામાં આવે છે.

જો સોલ્યુશનના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના માનવામાં આવતા ઉદાહરણમાં આપણે એનોડ તરીકે કોપર પ્લેટ લઈએ, તો પછી તાંબુ કેથોડ પર મુક્ત થાય છે, અને એનોડ પર, જ્યાં ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ થાય છે, આયનોને વિસર્જન કરવા અને ક્લોરિન છોડવાને બદલે, એનોડનું ઓક્સિડેશન ( કોપર) થાય છે. આ કિસ્સામાં, એનોડ પોતે ઓગળી જાય છે, અને આયનોના સ્વરૂપમાં તે ઉકેલમાં જાય છે. દ્રાવ્ય એનોડ સાથે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

આમ, દ્રાવ્ય એનોડ સાથે મીઠાના દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એનોડ સામગ્રી (તેનું વિસર્જન) ના ઓક્સિડેશનમાં ઘટાડો થાય છે અને એનોડમાંથી કેથોડમાં ધાતુના સ્થાનાંતરણ સાથે છે. આ ગુણધર્મનો વ્યાપકપણે દૂષણોમાંથી ધાતુઓને શુદ્ધિકરણ (શુદ્ધિકરણ)માં ઉપયોગ થાય છે.

અત્યંત સક્રિય ધાતુઓ (સોડિયમ, એલ્યુમિનિયમ, મેગ્નેશિયમ, કેલ્શિયમ, વગેરે) મેળવવા માટે, જે સરળતાથી પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પીગળેલા ક્ષાર અથવા ઓક્સાઇડના વિદ્યુત વિચ્છેદનનો ઉપયોગ થાય છે:

જો તમે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરો છો જલીય દ્રાવણમીઠું સક્રિય ધાતુઅને ઓક્સિજન ધરાવતું એસિડ, પછી ન તો ધાતુના કેશન કે એસિડના અવશેષોના આયનો વિસર્જિત થતા નથી. કેથોડ પર હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે, અને ઓક્સિજન એનોડ પર છોડવામાં આવે છે, અને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પાણીના ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિઘટનમાં ઘટાડો થાય છે.

ચાલો આપણે છેલ્લે નોંધ લઈએ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદન એ પીગળવા કરતાં ઊર્જાસભર રીતે વધુ અનુકૂળ છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ - ક્ષાર અને આલ્કલી - ખૂબ ઊંચા તાપમાને ઓગળે છે. ઉચ્ચ તાપમાન.

સમયસર વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ બનેલા પદાર્થની અવલંબન, વર્તમાન શક્તિ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિ ફેરાડેના સામાન્યકૃત કાયદાના આધારે સ્થાપિત કરી શકાય છે:

જ્યાં m એ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન રચાયેલ પદાર્થનું સમૂહ છે (g); E એ પદાર્થનો સમકક્ષ સમૂહ છે (g/mol); M - દાઢ સમૂહપદાર્થો (g/mol); n એ આપેલ અથવા પ્રાપ્ત કરેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે; I - વર્તમાન તાકાત (A); t - પ્રક્રિયાની અવધિ (ઓ); F એ ફેરાડેનું સ્થિરાંક છે, જે પદાર્થના 1 સમકક્ષ સમૂહને છોડવા માટે જરૂરી વીજળીની માત્રા દર્શાવે છે.

ઇલેક્ટ્રોલિસિસ- રેડોક્સ પ્રક્રિયા , જે ઇલેક્ટ્રોડ પર વહે છે જ્યારે સીધો વિદ્યુત પ્રવાહ ઉકેલોમાંથી પસાર થાય છે અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પીગળે છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનો સારએ છે કે જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન (અથવા પીગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ)માંથી પસાર થાય છે, ત્યારે કેશન્સ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ (કેથોડ) તરફ જાય છે અને આયન ધન ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ) તરફ જાય છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર પહોંચ્યા પછી, આયનો વિસર્જન થાય છે, જેના પરિણામે ઓગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અથવા પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના ઘટકો ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર મુક્ત થાય છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, બે સમાંતર પ્રક્રિયાઓ થાય છે: કેથોડ પર(નકારાત્મક ચાર્જ) પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા; એનોડ પર(સકારાત્મક ચાર્જ) - ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા. આમ, વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ્સના ચાર્જ ગેલ્વેનિક સેલના ઓપરેશન દરમિયાન થાય છે તેનાથી વિરુદ્ધ હોય છે.

પાત્ર અને પ્રવાહ પર ઇલેક્ટ્રોડ પ્રક્રિયાઓવિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન મહાન પ્રભાવઇલેક્ટ્રોલાઇટ રચના, દ્રાવક, ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી અને ઇલેક્ટ્રોલિસિસ મોડ (વોલ્ટેજ, વર્તમાન ઘનતા, તાપમાન, વગેરે) દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. સૌ પ્રથમ, પીગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ વચ્ચે તફાવત કરવો જરૂરી છે.

પીગળેલા ક્ષારનું વિદ્યુત વિચ્છેદન.ચાલો ઉદાહરણ તરીકે કોપર ક્લોરાઇડ મેલ્ટના વિદ્યુત વિચ્છેદનને ધ્યાનમાં લઈએ (ફિગ. 9.6.1). ઊંચા તાપમાને, પીગળેલું મીઠું આયનોમાં વિસર્જન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સને સ્ત્રોત સાથે કનેક્ટ કરતી વખતે ડીસીપ્રભાવ હેઠળ આયનો ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રવ્યવસ્થિત ચળવળ શરૂ કરો: હકારાત્મક આયનોકોપર કેથોડ તરફ જાય છે, અને નકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ક્લોરિન આયનો એનોડ તરફ જાય છે.

કેથોડ પર પહોંચ્યા પછી, તાંબાના આયનો કેથોડના વધારાના ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા તટસ્થ થાય છે અને કેથોડ પર જમા થયેલા તટસ્થ અણુઓમાં ફેરવાય છે:

Cu +2 + 2 ઇ – → ક્યુ 0 .

ક્લોરિન આયનો, એનોડ સુધી પહોંચે છે, ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે અને Cl 2 ક્લોરિન પરમાણુ બનાવે છે. ક્લોરિન પરપોટાના સ્વરૂપમાં એનોડ પર છોડવામાં આવે છે:

2Cl – – 2 ઇ – → .

CuCl 2 મેલ્ટના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન થતી રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાનું એકંદર સમીકરણ:

Cu +2 + 2Cl - → Cu 0 + .

જલીય મીઠાના દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન.જલીય દ્રાવણમાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટના આયનો ઉપરાંત, ત્યાં પાણીના પરમાણુઓ પણ છે જે કેથોડ પર ઘટાડી શકાય છે અને એનોડ પર ઓક્સિડાઇઝ કરી શકાય છે.

કેથોડ પર પ્રક્રિયાઓ.ધાતુના આયનો અથવા પાણીના અણુઓમાં ઘટાડો થવાની સંભાવના મૂલ્ય દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતમેટલ, તેમજ પર્યાવરણની પ્રકૃતિ (pH). IN સામાન્ય કેસ(માધ્યમની પ્રકૃતિના પ્રભાવ વિના) કેથોડ પર વહી શકે છે નીચેની પ્રક્રિયાઓ(કોષ્ટક 9.6.1):

1) જો સક્રિય ધાતુનું મીઠું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાંથી પસાર થાય છે, તો કેથોડ પર પાણીના અણુઓ ઓછા થાય છે. પરિણામે, કેથોડ પર હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે;

2) જો સાધારણ સક્રિય ધાતુનું મીઠું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણને આધિન હોય, તો ધાતુના કેશન અને પાણીના અણુઓ બંનેમાં એક સાથે ઘટાડો થાય છે;

3) જો ઓછી-સક્રિય ધાતુનું મીઠું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણને આધિન હોય, તો કેથોડ પર ફક્ત ધાતુના કેશન ઓછા થાય છે.

કોષ્ટક 9.6.1

કેથોડ પર થતી પ્રક્રિયાઓની યોજના

એનોડ પર પ્રક્રિયાઓ. એનોડિક પ્રક્રિયાઓ પર વિચાર કરતી વખતે, એ હકીકત ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ કે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન એનોડ સામગ્રી ઓક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે. તેથી, નિષ્ક્રિય એનોડ સાથેના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ અને સક્રિય એનોડ સાથે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે.

જડએનોડ કહેવાય છે, જેની સામગ્રી વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન રાસાયણિક રીતે બદલાતી નથી. ગ્રેફાઇટ, કોલસો અને પ્લેટિનમનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નિષ્ક્રિય એનોડ બનાવવા માટે થાય છે. જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન નિષ્ક્રિય એનોડ પર નીચેની પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે (કોષ્ટક 9.6.2):

- જો ઓક્સિજન-મુક્ત એસિડનું મીઠું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાંથી પસાર થાય છે, તો એસિડના અવશેષોનું એનિઓડ એનોડ પર ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે. એક અપવાદ ફ્લોરિન એનિઓન છે, જેનું પ્રમાણ ઊંચું છે ઓક્સિડેશન સંભવિત;

- જો ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડનું મીઠું અથવા એસિડ પોતે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાંથી પસાર થાય છે, તો પાણીના અણુઓ એનોડ પર ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે. પરિણામે, એનોડ પર ઓક્સિજન છોડવામાં આવે છે.

કોષ્ટક 9.6.2

એનોડ પર થતી પ્રક્રિયાઓની યોજના

સક્રિયએનોડ કહેવાય છે, જેની સામગ્રી (ધાતુ) ઇલેક્ટ્રોલાઈઝ્ડ મીઠાનો ભાગ છે. આ કિસ્સામાં, એનોડ સામગ્રી ઓક્સિડાઇઝ્ડ છે અને ધાતુ આયનોના સ્વરૂપમાં ઉકેલમાં જાય છે, એટલે કે, તે ઓક્સિડાઇઝ્ડ છે. સક્રિય એનોડ Cu, Ag, Zn, Cd, Ni, Fe, વગેરેમાંથી બનાવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, અમે અદ્રાવ્ય અને દ્રાવ્ય એનોડ (Ag) સાથે સિલ્વર નાઈટ્રેટ (AgNO 3) નું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ આપીએ છીએ:

જ્યાં m- ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ટ્રાન્સફોર્મેશનમાંથી પસાર થતા પદાર્થનો સમૂહ; એમઇ - પદાર્થના સમકક્ષ દાઢ સમૂહ; એફ- ફેરાડે કોન્સ્ટન્ટ, 96500 C; પ્ર- વીજળીનો જથ્થો.

કારણ કે Q=I×t,ક્યાં હું -વર્તમાન તાકાતA, ટી -સમય, s, સૂત્ર 9.6.1 નીચે પ્રમાણે ફરીથી લખી શકાય છે

જ્યાં mસિદ્ધાંત - વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન પ્રકાશિત પદાર્થનો સમૂહ, ફેરાડેના કાયદા અનુસાર ગણતરી કરવામાં આવે છે, mએક્સપ - પ્રયોગ દરમિયાન પ્રકાશિત પદાર્થનો સમૂહ.

ઉદાહરણ તરીકે, કેથોડ પર પ્રકાશિત મેટલની ગણતરી કરેલ રકમ 6 ગ્રામ હતી, અને પ્રયોગ દરમિયાન અનુક્રમે 4.8 ગ્રામ પ્રાપ્ત થયું હતું, વર્તમાન કાર્યક્ષમતા 80% હતી.

ફેરાડેનો બીજો કાયદો.પર ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર પદાર્થોના સમૂહની પ્રતિક્રિયા સતત જથ્થોવીજળી તેમના સમકક્ષના દાઢ સમૂહ તરીકે એકબીજા સાથે સંબંધિત છે:

જ્યાં m 1 , એમ ઇ 1 – એક વિદ્યુતધ્રુવ પર પ્રકાશિત પદાર્થનો સમૂહ અને દાઢ સમકક્ષ સમૂહ, અને m 2 , એમઇ 2 – બીજા ઇલેક્ટ્રોડ પર.

ઇલેક્ટ્રોલિસિસ

ધાતુઓનું ઉત્પાદન કરવાની એક પદ્ધતિ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ છે. સક્રિય ધાતુઓ માત્ર સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે રાસાયણિક સંયોજનો. મુક્ત સ્થિતિમાં આ સંયોજનોને કેવી રીતે અલગ કરવું?

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના સોલ્યુશન્સ અને પીગળે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે. જો કે, જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થઈ શકે છે. ચાલો વિચાર કરીએ કે જો ઇલેક્ટ્રોલાઇટના સોલ્યુશનમાં બે મેટલ પ્લેટો મૂકવામાં આવે અથવા પીગળે, જેમાંથી દરેક વર્તમાન સ્ત્રોતના એક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ હોય તો શું થશે. આ પ્લેટોને ઇલેક્ટ્રોડ કહેવામાં આવે છે. વિદ્યુત પ્રવાહ એ ઇલેક્ટ્રોનનો ફરતો પ્રવાહ છે. IN તેના પરિણામેજ્યારે સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રોન એક ઇલેક્ટ્રોડથી બીજા ઇલેક્ટ્રોડમાં જાય છે, ત્યારે એક ઇલેક્ટ્રોડ પર વધુ ઇલેક્ટ્રોન દેખાય છે.

ઇલેક્ટ્રોન પાસે નકારાત્મક ચાર્જ છે, તેથી આ ઇલેક્ટ્રોડ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. તેને કેથોડ કહેવામાં આવે છે. અન્ય ઇલેક્ટ્રોડ પર ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ સર્જાય છે અને તે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. આ ઇલેક્ટ્રોડને એનોડ કહેવામાં આવે છે. સોલ્યુશન અથવા પીગળવામાં આવેલ ઈલેક્ટ્રોલાઈટ સકારાત્મક ચાર્જ આયન - કેશન અને નકારાત્મક ચાર્જ આયન - આયનોમાં વિભાજિત થાય છે.

કેશન નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોડ - કેથોડ તરફ આકર્ષાય છે. આયનોને સકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોડ તરફ આકર્ષાય છે - એનોડ. ઇલેક્ટ્રોડ્સની સપાટી પર, આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થઈ શકે છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એ પ્રક્રિયાઓનો ઉલ્લેખ કરે છે જે ત્યારે થાય છે જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ ઉકેલોમાંથી પસાર થાય છે અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પીગળે છે.

સોલ્યુશનના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન થતી પ્રક્રિયાઓ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પીગળી જાય છે તે તદ્દન અલગ છે. ચાલો આ બંને કિસ્સાઓને વિગતવાર ધ્યાનમાં લઈએ.મેલ્ટનું વિદ્યુત વિચ્છેદન
ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ ક્લોરાઇડ મેલ્ટના વિદ્યુત વિચ્છેદનને ધ્યાનમાં લો. ઓગળવામાં, સોડિયમ ક્લોરાઇડ આયનોમાં વિસર્જન કરે છે

ના+મેલ્ટનું વિદ્યુત વિચ્છેદન અને Cl - : NaCl = Na + + Cl -મેલ્ટનું વિદ્યુત વિચ્છેદન સોડિયમ કેશન્સ નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઇલેક્ટ્રોડ - કેથોડની સપાટી પર જાય છે. કેથોડની સપાટી પર ઈલેક્ટ્રોનનો અતિરેક છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોડ સપાટીથી સોડિયમ આયનોમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. આ કિસ્સામાં, આયનો

સોડિયમ પરમાણુમાં પરિવર્તિત થાય છે, એટલે કે કેશનમાં ઘટાડો થાય છે

. પ્રક્રિયા સમીકરણ: Na + + e - = Na ક્લોરાઇડ આયનો Cl - Na + + e - = Na સકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પર જાઓ - એનોડ. એનોડ સપાટી પર ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ સર્જાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન આયનમાંથી સ્થાનાંતરિત થાય છે Cl-

ઇલેક્ટ્રોડ સપાટી પર. તે જ સમયે, નકારાત્મક ચાર્જ આયનો

ક્લોરિન પરમાણુમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે તરત જ ક્લોરિનના અણુઓ C બનાવવા માટે ભેગા થાય છે.

એલ 2 : 2С l - -2е - = Cl 2ક્લોરાઇડ આયનો ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે, એટલે કે, તેઓ ઓક્સિડાઇઝ કરે છે.

Na + + e - = Na

2 C l - -2 e - = Cl 2

એક ઇલેક્ટ્રોન સોડિયમ કેશન્સ ઘટાડવામાં સામેલ છે, અને 2 ઇલેક્ટ્રોન ક્લોરિન આયનોના ઓક્સિડેશનમાં સામેલ છે. જો કે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો નિયમ અવલોકન કરવો જોઈએ, એટલે કે, સોલ્યુશનમાંના તમામ કણોનો કુલ ચાર્જ સતત હોવો જોઈએ. ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા, સોડિયમ કેશનના ઘટાડામાં સામેલ, ક્લોરાઇડ આયનોના ઓક્સિડેશનમાં સામેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી હોવી જોઈએ તેથી, આપણે પ્રથમ સમીકરણને 2 વડે ગુણાકાર કરીએ છીએ:

Na + + e - = Na 2

2С l - -2е - = Cl 2 1

ચાલો બંને સમીકરણો એકસાથે ઉમેરીએ અને સામાન્ય પ્રતિક્રિયા સમીકરણ મેળવીએ.

2 Na + + 2С l - = 2 Na + Cl 2 (આયનીય પ્રતિક્રિયા સમીકરણ), અથવા

2 NaCl = 2 Na + Cl 2 (પરમાણુ સમીકરણપ્રતિક્રિયાઓ)

તેથી, ધ્યાનમાં લીધેલા ઉદાહરણમાં, આપણે જોઈએ છીએ કે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા છે. કેથોડ પર, સકારાત્મક ચાર્જ આયન - કેશન - નો ઘટાડો થાય છે, અને એનોડ પર, નકારાત્મક ચાર્જ આયન - આયનોનું ઓક્સિડેશન થાય છે. "T નિયમ" નો ઉપયોગ કરતી વખતે કઈ પ્રક્રિયા થાય છે તે તમે યાદ રાખી શકો છો:

કેથોડ - કેશન - ઘટાડો.

ઉદાહરણ 2.પીગળેલા સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું વિદ્યુત વિચ્છેદન.

દ્રાવણમાં સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ કેશન્સ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે.

કેથોડ (-)<-- Na + + OH - à Анод (+)

કેથોડની સપાટી પર, સોડિયમ કેશનમાં ઘટાડો થાય છે, અને સોડિયમ અણુઓ રચાય છે:

કેથોડ (-) Na + +e à Na

એનોડની સપાટી પર, હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન થાય છે, ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે અને પાણીના અણુઓ રચાય છે:

કેથોડ (-) Na + + e à Na

એનોડ (+)4 OH - – 4 e à 2 H 2 O + O 2

સોડિયમ કેશનની ઘટાડાની પ્રતિક્રિયામાં અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોની ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયામાં સામેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોવી જોઈએ. તેથી, ચાલો પ્રથમ સમીકરણને 4 વડે ગુણાકાર કરીએ:

કેથોડ (-) Na + + e à Na 4

એનોડ (+)4 OH - – 4 e à 2 H 2 O + O 2 1

ચાલો બંને સમીકરણો એકસાથે ઉમેરીએ અને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા સમીકરણ મેળવીએ:

4 NaOH à 4 Na + 2 H 2 O + O 2

ઉદાહરણ 3.મેલ્ટના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણને ધ્યાનમાં લો Al2O3

આ પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને, એલ્યુમિનિયમ બોક્સાઈટમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જે એક કુદરતી સંયોજન છે જેમાં ઘણો એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ હોય છે. એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું છે (2000º C કરતાં વધુ), તેથી ગલનબિંદુને 800-900º C સુધી ઘટાડવા માટે તેમાં વિશેષ ઉમેરણો ઉમેરવામાં આવે છે. ઓગળવામાં, એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે. Al 3+ અને O 2- . એચ અને કેથોડ પર કેશનમાં ઘટાડો થાય છેઅલ 3+ , એલ્યુમિનિયમ પરમાણુમાં ફેરવાય છે:

Al +3 e à Al

આયનોને એનોડ પર ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે O2- , ઓક્સિજન પરમાણુમાં ફેરવાય છે. ઓક્સિજન પરમાણુ તરત જ O2 પરમાણુઓમાં જોડાય છે:

2 O 2- – 4 e à O 2

એલ્યુમિનિયમ કેશન્સ અને ઓક્સિજન આયનોના ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયામાં સામેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોવી જોઈએ, તેથી ચાલો પ્રથમ સમીકરણને 4 વડે અને બીજાને 3 વડે ગુણાકાર કરીએ:

Al 3+ +3 e à Al 0 4

2 O 2- – 4 e à O 2 3

ચાલો બંને સમીકરણો ઉમેરીએ અને મેળવીએ

4 Al 3+ + 6 O 2- à 4 Al 0 +3 O 2 0 (આયનીય પ્રતિક્રિયા સમીકરણ)

2 Al 2 O 3 à 4 Al + 3 O 2

ઉકેલોનું વિદ્યુત વિચ્છેદન

જલીય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્રાવણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરવાના કિસ્સામાં, આ બાબત એ હકીકત દ્વારા જટિલ છે કે દ્રાવણમાં પાણીના અણુઓ છે, જે ઇલેક્ટ્રોન સાથે પણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. યાદ કરો કે પાણીના પરમાણુમાં, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન પરમાણુ ધ્રુવીય સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. ઓક્સિજનની ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટી હાઇડ્રોજન કરતા વધારે છે, તેથી વહેંચાયેલ ઇલેક્ટ્રોન જોડી ઓક્સિજન પરમાણુ તરફ પક્ષપાતી હોય છે. ઓક્સિજન અણુ પર આંશિકનકારાત્મક ચાર્જ

δ+

, તે δ- સૂચવવામાં આવે છે, અને હાઇડ્રોજન અણુઓ પર આંશિક હકારાત્મક ચાર્જ હોય ​​છે, તે δ+ સૂચવવામાં આવે છે.

│

N-O δ-

H δ+

ચાર્જના આ પરિવર્તનને લીધે, પાણીના અણુમાં હકારાત્મક અને નકારાત્મક "ધ્રુવો" હોય છે. તેથી, પાણીના અણુઓ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા ધ્રુવ દ્વારા નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ઇલેક્ટ્રોડ તરફ આકર્ષિત કરી શકાય છે - કેથોડ, અને નકારાત્મક ધ્રુવ દ્વારા - હકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોડ - એનોડ તરફ. પાણીના અણુઓમાં ઘટાડો કેથોડ પર થઈ શકે છે, અને હાઇડ્રોજન મુક્ત થાય છે:

એનોડ પર, પાણીના અણુઓનું ઓક્સિડેશન થઈ શકે છે, ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે:

2 H 2 O - 4e - = 4H + + O 2 તેથી, કેથોડ પર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ કેશન અથવા પાણીના અણુઓ ઘટાડી શકાય છે. આ બે પ્રક્રિયાઓ એકબીજા સાથે સ્પર્ધા કરતી હોય તેવું લાગે છે. કેથોડ પર ખરેખર કઈ પ્રક્રિયા થાય છે તે ધાતુની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે. .

કેથોડ પર ધાતુના કેશન અથવા પાણીના અણુઓ ઘટશે કે કેમ તે ધાતુની સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે

જો ધાતુ હાઇડ્રોજનની જમણી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં હોય, તો કેથોડ પર ધાતુના કેશન ઓછા થાય છે અને મુક્ત ધાતુ બહાર આવે છે. જો ધાતુ એલ્યુમિનિયમની ડાબી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં હોય, તો કેથોડ પર પાણીના અણુઓ ઓછા થાય છે અને હાઇડ્રોજન મુક્ત થાય છે. છેલ્લે, ઝીંકથી સીસા સુધીના ધાતુના કેશનના કિસ્સામાં, ધાતુની ઉત્ક્રાંતિ અથવા હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ થઈ શકે છે, અને કેટલીકવાર હાઇડ્રોજન અને ધાતુ ઉત્ક્રાંતિ બંને એક સાથે થઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે, આ એક જગ્યાએ જટિલ કેસ છે; પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ પર ઘણું નિર્ભર છે: ઉકેલની સાંદ્રતા, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને અન્ય.

બેમાંથી એક પ્રક્રિયા એનોડ પર પણ થઈ શકે છે - કાં તો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયનોનું ઓક્સિડેશન અથવા પાણીના અણુઓનું ઓક્સિડેશન. ખરેખર કઈ પ્રક્રિયા થાય છે તે આયનોની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે. ઓક્સિજન-મુક્ત એસિડના ક્ષારના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન અથવા એસિડ પોતે જ, એનિઓડ એનોડ પર ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે.એકમાત્ર અપવાદ ફ્લોરાઇડ આયન છે F-

.ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડના કિસ્સામાં, પાણીના અણુઓ એનોડ પર ઓક્સિડેશન થાય છે અને ઓક્સિજન છોડવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ 1.ચાલો સોડિયમ ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદનને જોઈએ.

સોડિયમ ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણમાં સોડિયમ કેશન હશે

Na +, ક્લોરીન anions Cl - અને પાણીના અણુઓ.

2 NaCl à 2 Na + + 2 Cl -

2H 2 O à 2 H + + 2 OH -

કેથોડ (-) 2 Na + ;

2H+; 2Н + + 2е à Н 0 2 એનોડ (+) 2 Cl - ; 2 OH - ;

ઉદાહરણ 2.2 Cl - – 2е à 2 Cl 0 2NaCl + 2H 2 O à H 2 + Cl 2 + 2NaOH કેમિકલપ્રવૃત્તિ anions અસંભવિત છેપ્રવૃત્તિ ઘટે છે.અને જો મીઠું સમાવે છે

SO 4 2-

?

ચાલો નિકલ સલ્ફેટ સોલ્યુશનના વિદ્યુત વિચ્છેદનને ધ્યાનમાં લઈએ ( II ).

નિકલ સલ્ફેટ (

) આયનોમાં વિભાજિત થાય છે Ni 2+ અને SO 4 2-: NiSO 4 à Ni 2+ + SO 4 2-

H 2 O à H + + OH -

નિકલ કેશન્સ મેટલ આયનો વચ્ચે સ્થિત છે

Al 3+ અને Pb 2+

નિકલ સલ્ફેટ (

, વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં મધ્યમ સ્થાન પર કબજો મેળવતા, કેથોડ પર પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા બંને યોજનાઓ અનુસાર થાય છે: 2 H 2 O + 2e - = H 2 + 2OH -ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડના આયનોને એનોડ પર ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવતા નથી (

આયન પ્રવૃત્તિ શ્રેણી

), પાણીના અણુઓનું ઓક્સિડેશન થાય છે:

સમીકરણની જમણી બાજુએ બંને H + અને છેઓહ- , જે પાણીના અણુઓ બનાવવા માટે ભેગા થાય છે:

H + + OH - à H 2 O

તેથી, સમીકરણની જમણી બાજુએ, 4 H + આયનો અને 2 આયનોને બદલેઓહ- ચાલો 2 પાણીના પરમાણુ અને 2 H + આયન લખીએ:

Ni 2+ +2 H 2 O + 2 H 2 O à Ni 0 + H 2 +2 H 2 O + O 2 + 2 H +

ચાલો સમીકરણની બંને બાજુએ પાણીના બે અણુઓ ઘટાડીએ:

Ni 2+ +2 H 2 O à Ni 0 + H 2 + O 2 + 2 H +

આ એક ટૂંકું આયનીય સમીકરણ છે. સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ મેળવવા માટે, તમારે બંને બાજુઓ પર સલ્ફેટ આયન ઉમેરવાની જરૂર છે 2NaCl + 2H 2 O à H 2 + Cl 2 + 2NaOH , નિકલ સલ્ફેટના વિયોજન દરમિયાન રચાય છે (પ્રવૃત્તિ ) અને પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા નથી:

Ni 2+ + SO 4 2- +2H 2 O à Ni 0 + H 2 + O 2 + 2H + + SO 4 2-

આમ, નિકલ સલ્ફેટના દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન (પ્રવૃત્તિ ) હાઇડ્રોજન અને નિકલ કેથોડ પર અને ઓક્સિજન એનોડ પર મુક્ત થાય છે.

NiSO 4 + 2H 2 O à Ni + H 2 + H 2 SO 4 + O 2

ઉદાહરણ 3. નિષ્ક્રિય એનોડ સાથે સોડિયમ સલ્ફેટના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન થતી પ્રક્રિયાઓ માટે સમીકરણો લખો.

માનક ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ સંભવિત Na + + e = Na 0 એ તટસ્થ જલીય માધ્યમ (-0.41 V) માં જલીય ઇલેક્ટ્રોડની સંભવિતતા કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ નકારાત્મક છે તેથી, હાઇડ્રોજનના પ્રકાશન સાથે કેથોડ પર પાણીનો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઘટાડો થશે.

2H 2 O à 2 H + + 2 OH -

અને Na આયનો + કેથોડ પર આવવાથી તેની બાજુના સોલ્યુશનના ભાગમાં (કેથોડ સ્પેસ) એકઠા થશે.

એનોડ પર પાણીનું ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઓક્સિડેશન થશે, જે ઓક્સિજનને મુક્ત કરવા તરફ દોરી જશે.

2 H 2 O – 4e à O 2 + 4 H +

આ સિસ્ટમને અનુરૂપ હોવાથી પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત (1.23 V) પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત (2.01 V) કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછું છે

2 SO 4 2- + 2 e = S 2 O 8 2- .

SO 4 2- આયનો વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન એનોડ તરફ જવાથી એનોડ જગ્યામાં એકઠા થશે.

કેથોડિક પ્રક્રિયાના સમીકરણને બે વડે ગુણાકાર કરીને અને તેને એનોડિક પ્રક્રિયાના સમીકરણ સાથે ઉમેરીને, અમે વિદ્યુત વિચ્છેદન પ્રક્રિયાનું કુલ સમીકરણ મેળવીએ છીએ:

6 H 2 O = 2 H 2 + 4 OH - + O 2 + 4 H +

કેથોડ સ્પેસ અને એનોડ સ્પેસમાં આયનોનું એક સાથે સંચય થાય છે તે ધ્યાનમાં લેતા, પ્રક્રિયાના એકંદર સમીકરણને નીચેના સ્વરૂપમાં લખી શકાય છે:

6H 2 O + 2Na 2 SO 4 = 2H 2 + 4Na + + 4OH - + O 2 + 4H + + 2SO 4 2-

આમ, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના પ્રકાશન સાથે, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (કેથોડની જગ્યામાં) અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ (એનોડની જગ્યામાં) બને છે.

ઉદાહરણ 4.કોપર સલ્ફેટ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદન ( II) CuSO 4 .

કેથોડ (-)<-- Cu 2+ + SO 4 2- à анод (+)

કેથોડ (-) Cu 2+ + 2e à Cu 0 2

એનોડ (+) 2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H + 1

દ્રાવણમાં H+ આયનો રહે છે 2NaCl + 2H 2 O à H 2 + Cl 2 + 2NaOH , કારણ કે સલ્ફ્યુરિક એસિડ એકઠું થાય છે.

2CuSO 4 + 2H 2 O à 2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2

ઉદાહરણ 5. કોપર ક્લોરાઇડ દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન ( II) CuCl 2.

કેથોડ (-)<-- Cu 2+ + 2Cl - à анод (+)

કેથોડ (-) Cu 2+ + 2e à Cu 0

એનોડ (+) 2Cl - – 2e à Cl 0 2

બંને સમીકરણોમાં બે ઇલેક્ટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે.

Cu 2+ + 2e à Cu 0 1

2Cl ----- 2e à Cl 2 1

Cu 2+ + 2 Cl - à Cu 0 + Cl 2 (આયનીય સમીકરણ)

CuCl 2 à Cu + Cl 2 (મોલેક્યુલર સમીકરણ)

ઉદાહરણ 6. સિલ્વર નાઈટ્રેટ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદન AgNO3.

કેથોડ (-)<-- Ag + + NO 3 - à Анод (+)

કેથોડ (-) Ag + + e à Ag 0

એનોડ (+) 2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H +

Ag + + e à Ag 0 4

2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H + 1

4 Ag + + 2 H 2 O à 4 Ag 0 + 4 H + + ઓ 2 (આયનીય સમીકરણ)

4 એજી + + 2 એચ 2 ઓà 4 એજી 0 + 4 એચ + + ઓ 2 + 4 ના 3 - (સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ)

4 AgNO 3 + 2 એચ 2 ઓà 4 એજી 0 + 4 HNO 3 + ઓ 2 (મોલેક્યુલર સમીકરણ)

ઉદાહરણ 7. હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદનHCl.

કેથોડ (-)<-- એચ + + Cl - à એનોડ (+)

કેથોડ (-) 2એચ + + 2 ઇà એચ 2

એનોડ (+) 2Cl - – 2 ઇà Cl 2

2 એચ + + 2 Cl - à એચ 2 + Cl 2 (આયનીય સમીકરણ)

2 HClà એચ 2 + Cl 2 (મોલેક્યુલર સમીકરણ)

ઉદાહરણ 8. સલ્ફ્યુરિક એસિડ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદનએચ 2 SO 4 .

કેથોડ (-) <-- 2H + + SO 4 2- à , વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં મધ્યમ સ્થાન પર કબજો મેળવતા, કેથોડ પર પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા બંને યોજનાઓ અનુસાર થાય છે: (+)

કેથોડ (-)2H+ + 2eà એચ 2

, વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં મધ્યમ સ્થાન પર કબજો મેળવતા, કેથોડ પર પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા બંને યોજનાઓ અનુસાર થાય છે:(+) 2H 2 O – 4ઇà O2 + 4H+

2H+ + 2eà H 2 2

2H 2 O – 4ઇà O2 + 4H+1

4H+ + 2H2Oà 2H 2 + 4H+ +O 2

2H2Oà 2H2 + O2

ઉદાહરણ 9. પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદનકોહ.

કેથોડ (-)<-- કે + + ઓહ - à એનોડ (+)

કેથોડ પર પોટેશિયમ કેશન્સ ઘટાડવામાં આવશે નહીં, કારણ કે પોટેશિયમ એલ્યુમિનિયમની ડાબી બાજુએ ધાતુઓની વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં છે, તેના બદલે, પાણીના અણુઓમાં ઘટાડો થશે:

2H 2 O + 2eà H 2 +2OH - 4OH - -4eà 2H 2 O + O 2

કેથોડ(-) 2H 2 O + 2eà H 2 +2OH - 2

, વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં મધ્યમ સ્થાન પર કબજો મેળવતા, કેથોડ પર પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા બંને યોજનાઓ અનુસાર થાય છે:(+) 4OH - - 4eà 2H 2 O + O 2 1

4H 2 O + 4OH -à 2H 2 + 4OH - + 2H 2 O + O 2

2 એચ 2 ઓà 2 એચ 2 + ઓ 2

ઉદાહરણ 10. પોટેશિયમ નાઈટ્રેટ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદનKNO 3 .

કેથોડ (-) <-- K + + NO 3 - à , વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં મધ્યમ સ્થાન પર કબજો મેળવતા, કેથોડ પર પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા બંને યોજનાઓ અનુસાર થાય છે: (+)

2H 2 O + 2eà H 2 +2OH - 2H 2 O - 4ઇà O2+4H+

કેથોડ(-) 2H 2 O + 2eà H2+2OH-2

, વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં મધ્યમ સ્થાન પર કબજો મેળવતા, કેથોડ પર પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા બંને યોજનાઓ અનુસાર થાય છે:(+) 2H 2 O – 4ઇà O2 + 4H+1

4H 2 O + 2H 2 Oà 2H 2 + 4OH - + 4H ++ O2

2H2Oà 2H2 + O2

જ્યારે એલ્યુમિનિયમની ડાબી બાજુએ ધાતુઓની વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત ધાતુઓ સાથે ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડ, આલ્કલી અને ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડના ક્ષારના ઉકેલોમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે, ત્યારે પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન વ્યવહારીક રીતે થાય છે. આ કિસ્સામાં, કેથોડ પર હાઇડ્રોજન અને એનોડ પર ઓક્સિજન છોડવામાં આવે છે.

તારણો. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના ઉત્પાદનોને નિર્ધારિત કરતી વખતે, સરળ કેસોમાં નીચેના વિચારણાઓ દ્વારા માર્ગદર્શન આપી શકાય છે:

1.પ્રમાણભૂત સંભવિતના નાના બીજગણિત મૂલ્ય સાથે મેટલ આયનો - થીલિ + થીઅલ 3+ સમાવિષ્ટ - ઈલેક્ટ્રોનને ફરીથી ઉમેરવાની ખૂબ જ નબળી વૃત્તિ ધરાવે છે, આયનોના સંદર્ભમાં હલકી ગુણવત્તાવાળા હોવાને કારણેએચ + (સે.મી. Cation પ્રવૃત્તિ શ્રેણી). આ કેશન ધરાવતા સંયોજનોના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, આયનો કેથોડ પર ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટનું કાર્ય કરે છે.એચ + , યોજના અનુસાર પુનઃસ્થાપિત:

2 એચ 2 ઓ+ 2 ઇà એચ 2 + 2OH -

2. પ્રમાણભૂત સંભવિતતાના સકારાત્મક મૂલ્યો સાથે મેટલ કેશન્સ (કુ 2+ , એજી + , Hg 2+ વગેરે) આયનોની સરખામણીમાં ઈલેક્ટ્રોન ઉમેરવાનું વધુ વલણ ધરાવે છે. તેમના ક્ષારના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, કેથોડ પર ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટનું કાર્ય આ કેશન્સ દ્વારા છોડવામાં આવે છે, જ્યારે યોજના અનુસાર મેટલમાં ઘટાડો કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે:

કુ 2+ +2 ઇà કુ 0

3. મેટલ ક્ષારના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાનZn, ફે, સીડી, નીવગેરે., સૂચિબદ્ધ જૂથો વચ્ચેની વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં મધ્યમ સ્થાન ધરાવે છે, કેથોડ પર ઘટાડો પ્રક્રિયા બંને યોજનાઓ અનુસાર થાય છે. પ્રકાશિત ધાતુનો સમૂહ આ કિસ્સાઓમાં વહેતા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની માત્રાને અનુરૂપ નથી, જેનો એક ભાગ હાઇડ્રોજનની રચના પર ખર્ચવામાં આવે છે.

4. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના જલીય દ્રાવણમાં, મોનોએટોમિક આયનોમાં (Cl - , બ્ર - , જે - ), ઓક્સિજન ધરાવતા આયન (ના 3 - , SO 4 2- , પી.ઓ. 4 3- અને અન્ય), તેમજ પાણીના હાઇડ્રોક્સિલ આયનો. આમાંથી, હલાઇડ આયનોમાં અપવાદ સિવાય, વધુ મજબૂત ઘટાડવાના ગુણધર્મો છેએફ.ઓહઆયનોHCl, તેમની અને પોલિએટોમિક આયનોની વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્થાન ધરાવે છે., તેથી, જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાનHBr

2 એચ.જે. - -2 ઇà એચ.જે. 2 0

અથવા એનોડ પર તેમના ક્ષાર, હેલાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન નીચેની યોજના અનુસાર થાય છે:

4 એક્સ – 4 ઇà 2 એચ 2 ઓ + ઓ 2 + 4 એચ +

.

સલ્ફેટ, નાઈટ્રેટ્સ, ફોસ્ફેટ્સ વગેરેના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન.

ઘટાડતા એજન્ટનું કાર્ય આયનો દ્વારા કરવામાં આવે છે, નીચેની યોજના અનુસાર ઓક્સિડાઇઝિંગ થાય છે: HOH કાર્યો.

ઝેડએકુટીર 1. કોપર સલ્ફેટ સોલ્યુશનના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, કેથોડ પર 48 ગ્રામ કોપર છોડવામાં આવ્યું હતું.0 4 2 ".

એનોડ પર છૂટેલા ગેસનું પ્રમાણ અને દ્રાવણમાં બનેલા સલ્ફ્યુરિક એસિડનો સમૂહ શોધો.

દ્રાવણમાં કોપર સલ્ફેટ કોઈ આયનને વિભાજિત કરતું નથી

C 2+ અને12

એસ |1

CuS0 4 = Cu 2+ + S0 4 2 "

ચાલો કેથોડ અને એનોડ પર થતી પ્રક્રિયાઓના સમીકરણો લખીએ. કેથોડ પર ક્યુ કેશન ઓછું થાય છે, અને એનોડ પર પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન થાય છે:

Cu 2+ +2e- = Cu

2H 2 0-4e- = 4H + + 0 2

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ માટેનું સામાન્ય સમીકરણ છે:

2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + 4H+ + O2 (ટૂંકા આયનીય સમીકરણ)

ચાલો સમીકરણની બંને બાજુએ 2 સલ્ફેટ આયનો ઉમેરીએ, જે કોપર સલ્ફેટના વિયોજન દરમિયાન રચાય છે, અને આપણને સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ મળે છે:

પ્રતિક્રિયા સમીકરણ મુજબ, જ્યારે કેથોડ પર તાંબાના 2 મોલ છૂટા થાય છે, ત્યારે એનોડ પર ઓક્સિજનનો 1 મોલ મુક્ત થાય છે. તાંબાના 0.75 મોલ્સ કેથોડ પર મુક્ત થાય છે, ઓક્સિજનના x મોલ્સ એનોડ પર છોડવામાં આવે છે. ચાલો પ્રમાણ બનાવીએ:

2/1=0.75/x, x=0.75*1/2=0.375mol

એનોડ પર 0.375 મોલ ઓક્સિજન છોડવામાં આવ્યો હતો,

v(O2) = 0.375 મોલ.

ચાલો પ્રકાશિત ઓક્સિજનની માત્રાની ગણતરી કરીએ:

V(O2) = v(O2) «VM = 0.375 mol «22.4 l/mol = 8.4 l

પ્રતિક્રિયાના સમીકરણ મુજબ, જ્યારે કેથોડ પર તાંબાના 2 મોલ છૂટા થાય છે, ત્યારે દ્રાવણમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડના 2 મોલ બને છે, જેનો અર્થ છે કે જો તાંબાના 0.75 મોલ્સ કેથોડ પર મુક્ત થાય છે, તો સલ્ફ્યુરિક એસિડના 0.75 મોલ્સ રચાય છે. દ્રાવણમાં, v(H2SO4) = 0.75 મોલ્સ.

ચાલો સલ્ફ્યુરિક એસિડના દાઢ સમૂહની ગણતરી કરીએ:

M(H2SO4) = 2-1+32+16-4 = 98 ગ્રામ/મોલ.

ચાલો સલ્ફ્યુરિક એસિડના સમૂહની ગણતરી કરીએ:

m(H2S04) = v(H2S04>M(H2S04) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g.જવાબ:

એનોડ પર 8.4 લિટર ઓક્સિજન છોડવામાં આવ્યો હતો; દ્રાવણમાં 73.5 ગ્રામ સલ્ફ્યુરિક એસિડ બને છે

સમસ્યા 2. 111.75 ગ્રામ પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ ધરાવતા જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન કેથોડ અને એનોડ પર મુક્ત થયેલા વાયુઓની માત્રા શોધો. દ્રાવણમાં કયો પદાર્થ રચાયો હતો? તેનો સમૂહ શોધો.

દ્રાવણમાં પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ K+ અને Cl આયનોમાં વિભાજિત થાય છે:

2КС1 =К+ + Сl

કેથોડ પર પોટેશિયમ આયનો ઘટતા નથી, તેના બદલે પાણીના પરમાણુઓ ઓછા થાય છે. એનોડ પર, ક્લોરાઇડ આયન ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે અને ક્લોરિન મુક્ત થાય છે:

2H2O + 2e" = H2 + 20H-|1

CuS0 4 = Cu 2+ + S0 4 2 "

2SG-2e" = C12|1

2СГl+ 2Н2О = Н2 + 2ОН" + С12 (ટૂંકા આયનીય સમીકરણ) સોલ્યુશનમાં પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના વિયોજન દરમિયાન રચાયેલા K+ આયનો પણ હોય છે અને પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા નથી:

2K+ + 2Cl + 2H20 = H2 + 2K+ + 2OH" + C12

ચાલો પરમાણુ સ્વરૂપમાં સમીકરણ ફરીથી લખીએ:

2KS1 + 2H2O = H2 + C12 + 2KON

કેથોડ પર હાઇડ્રોજન, એનોડ પર ક્લોરિન અને પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ દ્રાવણમાં રચાય છે.

સોલ્યુશનમાં 111.75 ગ્રામ પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ હોય છે.

ચાલો પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના દાઢ સમૂહની ગણતરી કરીએ:

M(KS1) = 39+35.5 = 74.5 g/mol

ચાલો પોટેશિયમ ક્લોરાઇડની માત્રાની ગણતરી કરીએ:

પ્રતિક્રિયા સમીકરણ મુજબ, પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના 2 મોલના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, 1 મોલ ક્લોરિન છોડવામાં આવે છે. પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના 1.5 mol ના વિદ્યુત વિચ્છેદનથી ક્લોરિનનું x mol ઉત્પન્ન થવા દો.

ચાલો પ્રમાણ બનાવીએ:

2/1=1.5/x, x=1.5 /2=0.75 મોલ

0.75 મોલ ક્લોરિન છોડવામાં આવશે, v(C!2) = 0.75 mol. પ્રતિક્રિયાના સમીકરણ મુજબ, જ્યારે એનોડ પર 1 મોલ ક્લોરિન છોડવામાં આવે છે, ત્યારે કેથોડ પર 1 મોલ હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે. તેથી, જો એનોડ પર 0.75 mol ક્લોરિન છોડવામાં આવે છે, તો કેથોડ પર 0.75 mol હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે, v(H2) = 0.75 mol.

હાઇડ્રોજનનું પ્રમાણ ક્લોરિનના જથ્થા જેટલું છે:

Y(H2) = Y(C12) = 16.8l.

પ્રતિક્રિયાના સમીકરણ મુજબ, પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના 2 મોલનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના 2 મોલનું ઉત્પાદન કરે છે, જેનો અર્થ છે કે પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના 0.75 મોલનું વિદ્યુત વિચ્છેદન 0.75 મોલ પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું ઉત્પાદન કરે છે. ચાલો પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના દાઢ સમૂહની ગણતરી કરીએ:

M(KOH) = 39+16+1 - 56 ગ્રામ/મોલ.

ચાલો પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના સમૂહની ગણતરી કરીએ:

m(KOH) = v(KOH>M(KOH) = 0.75 mol-56 g/mol = 42 ગ્રામ.

m(H2S04) = v(H2S04>M(H2S04) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g.કેથોડમાં 16.8 લિટર હાઇડ્રોજન, એનોડ પર 16.8 લિટર ક્લોરિન છોડવામાં આવ્યું હતું, અને દ્રાવણમાં 42 ગ્રામ પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવવામાં આવ્યું હતું.

સમસ્યા 3. ડાયવેલેન્ટ મેટલ ક્લોરાઇડના 19 ગ્રામના સોલ્યુશનના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, એનોડ પર 8.96 લિટર ક્લોરિન છોડવામાં આવ્યું હતું. કયા મેટલ ક્લોરાઇડ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણને આધિન હતા તે નક્કી કરો. કેથોડ પર પ્રકાશિત હાઇડ્રોજનના જથ્થાની ગણતરી કરો.

ચાલો અજાણી ધાતુ M સૂચવીએ, તેના ક્લોરાઇડનું સૂત્ર MC12 છે. એનોડ પર, ક્લોરાઇડ આયન ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે અને ક્લોરિન મુક્ત થાય છે. સ્થિતિ જણાવે છે કે કેથોડ પર હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે, તેથી, પાણીના અણુઓમાં ઘટાડો થાય છે:

2Н20 + 2е- = Н2 + 2ОH|1

2Cl -2e" = C12! 1

CuS0 4 = Cu 2+ + S0 4 2 "

2Cl + 2H2O = H2 + 2OH" + C12 (ટૂંકા આયનીય સમીકરણ)

ઉકેલમાં M2+ આયનો પણ હોય છે, જે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન બદલાતા નથી.

ચાલો પ્રતિક્રિયાનું સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ લખીએ:

2SG + M2+ + 2H2O = H2 + M2+ + 2OH- + C12

ચાલો પરમાણુ સ્વરૂપમાં પ્રતિક્રિયા સમીકરણને ફરીથી લખીએ:

MC12 + 2H2O - H2 + M(OH)2 + C12

ચાલો એનોડ પર મુક્ત થયેલ ક્લોરિનનું પ્રમાણ શોધીએ:

પ્રતિક્રિયા સમીકરણ મુજબ, અજાણી ધાતુના ક્લોરાઇડના 1 મોલના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, 1 મોલ ક્લોરિન છોડવામાં આવે છે. જો 0.4 મોલ ક્લોરિન છોડવામાં આવ્યું હતું, તો પછી 0.4 મોલ મેટલ ક્લોરાઇડ વિદ્યુત વિચ્છેદનને આધિન હતું. ચાલો મેટલ ક્લોરાઇડના દાઢ સમૂહની ગણતરી કરીએ:

અજ્ઞાત ધાતુના ક્લોરાઇડનો દાઢ સમૂહ 95 ગ્રામ/મોલ છે.

બે ક્લોરિન અણુ દીઠ 35.5"2 = 71 ગ્રામ/મોલ છે.

m(H2S04) = v(H2S04>M(H2S04) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g.તેથી, ધાતુનો દાઢ સમૂહ 95-71 = 24 ગ્રામ/મોલ છે. મેગ્નેશિયમ આ દાળ સમૂહને અનુરૂપ છે.

પ્રતિક્રિયાના સમીકરણ મુજબ, એનોડ પર મુક્ત થતા ક્લોરિનના 1 મોલ માટે, કેથોડ પર 1 મોલ હાઇડ્રોજન મુક્ત થાય છે. અમારા કિસ્સામાં, એનોડ પર 0.4 મોલ ક્લોરિન છોડવામાં આવ્યું હતું, જેનો અર્થ છે કે કેથોડ પર 0.4 મોલ હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવ્યું હતું.

ચાલો હાઇડ્રોજનની માત્રાની ગણતરી કરીએ:

V(H2) = v(H2>VM = 0.4 mol «22.4 l/mol = 8.96 l.

2H2O - 4e" = 4H+ + O2! 1

ચાલો બંને સમીકરણો એકસાથે ઉમેરીએ:

6H2O = 2H2 + 4OH" + 4H+ + O2, અથવા

6H2O = 2H2 + 4H2O + O2, અથવા

2H2O = 2H2 + 02

હકીકતમાં, જ્યારે પોટેશિયમ સલ્ફેટના દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ થાય છે, ત્યારે પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન થાય છે.

દ્રાવણમાં દ્રાવ્યની સાંદ્રતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

С=m(દ્રાવક) 100% / m(ઉકેલ)

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના અંતે પોટેશિયમ સલ્ફેટ સોલ્યુશનની સાંદ્રતા શોધવા માટે, તમારે પોટેશિયમ સલ્ફેટના સમૂહ અને દ્રાવણના સમૂહને જાણવાની જરૂર છે. પ્રતિક્રિયા દરમિયાન પોટેશિયમ સલ્ફેટનો સમૂહ બદલાતો નથી. ચાલો મૂળ દ્રાવણમાં પોટેશિયમ સલ્ફેટના સમૂહની ગણતરી કરીએ. ચાલો પ્રારંભિક ઉકેલની સાંદ્રતાને C તરીકે દર્શાવીએ

m(K2S04) = C2 (K2S04) m(સોલ્યુશન) = 0.15 200 g = 30 g.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન સોલ્યુશનનો સમૂહ બદલાય છે કારણ કે પાણીનો ભાગ હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ચાલો પ્રકાશિત ઓક્સિજનની માત્રાની ગણતરી કરીએ: 2(ઓ

)=V(O2) / Vm =14.56l / 22.4l/mol=0.65mol

પ્રતિક્રિયા સમીકરણ મુજબ, પાણીના 2 મોલ ઓક્સિજનના 1 મોલ ઉત્પન્ન કરે છે. પાણીના x mol ના વિઘટન દરમિયાન 0.65 mol ઓક્સિજન છોડવા દો. ચાલો પ્રમાણ બનાવીએ:

1.3 મોલ પાણીનું વિઘટન, v(H2O) = 1.3 mol.

ચાલો પાણીના દાઢ સમૂહની ગણતરી કરીએ:

M(H2O) = 1-2 + 16 = 18 ગ્રામ/મોલ.

ચાલો વિઘટિત પાણીના સમૂહની ગણતરી કરીએ:

m(H2O) = v(H2O>M(H2O) = 1.3 mol* 18 g/mol = 23.4 g.

પોટેશિયમ સલ્ફેટ સોલ્યુશનનું દળ 23.4 ગ્રામ ઘટ્યું અને તે 200-23.4 = 176.6 ગ્રામ જેટલું બન્યું, ચાલો હવે વિદ્યુત વિચ્છેદનના અંતે પોટેશિયમ સલ્ફેટના દ્રાવણની સાંદ્રતાની ગણતરી કરીએ:

m(H2S04) = v(H2S04>M(H2S04) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g. C2 (K2 SO4)=m(K2 SO4) 100% / m(સોલ્યુશન)=30g 100% / 176.6g=17%

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના અંતે સોલ્યુશનની સાંદ્રતા 17% છે.

*કાર્ય 5. સોડિયમ અને પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના મિશ્રણનું 188.3 ગ્રામ પાણીમાં ઓગળવામાં આવ્યું હતું અને પરિણામી દ્રાવણમાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવ્યો હતો.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, કેથોડ પર 33.6 લિટર હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવ્યું હતું. વજન દ્વારા ટકાવારી તરીકે મિશ્રણની રચનાની ગણતરી કરો.

પોટેશિયમ અને સોડિયમ ક્લોરાઇડના મિશ્રણને પાણીમાં ઓગાળી લીધા પછી, દ્રાવણમાં K+, Na+ અને Cl- આયનો હોય છે. કેથોડ પર પોટેશિયમ આયનો કે સોડિયમ આયનો ઓછા થતા નથી; એનોડ પર, ક્લોરાઇડ આયન ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે અને ક્લોરિન મુક્ત થાય છે:

ચાલો પરમાણુ સ્વરૂપમાં સમીકરણોને ફરીથી લખીએ:

ચાલો મિશ્રણમાં સમાયેલ પોટેશિયમ ક્લોરાઇડનું પ્રમાણ x mol દ્વારા અને સોડિયમ ક્લોરાઇડનું પ્રમાણ mol દ્વારા દર્શાવીએ. પ્રતિક્રિયા સમીકરણ મુજબ, સોડિયમ અથવા પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના 2 મોલના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, 1 મોલ હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે. તેથી, પોટેશિયમ ક્લોરાઇડના x મોલના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, હાઇડ્રોજનના x/2 અથવા 0.5x છછુંદરની રચના થાય છે, અને સોડિયમ ક્લોરાઇડના x મોલના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, હાઇડ્રોજનનો 0.5y મોલ રચાય છે.ચાલો જથ્થો શોધીએ

હાઇડ્રોજન પદાર્થો

, મિશ્રણના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન પ્રકાશિત થાય છે:

ચાલો સમીકરણ બનાવીએ: 0.5x + 0.5y = 1.5

ચાલો પોટેશિયમ અને સોડિયમ ક્લોરાઇડ્સના દાઢ સમૂહની ગણતરી કરીએ:

M(KS1) = 39+35.5 = 74.5 g/mol

M(NaCl) = 23+35.5 = 58.5 ગ્રામ/મોલ

પોટેશિયમ ક્લોરાઇડનું માસ x મોલ બરાબર છે:

m(KCl) = v(KCl)-M(KCl) = x mol-74.5 g/mol = 74.5x g.

સોડિયમ ક્લોરાઇડના છછુંદરનો સમૂહ છે:

m(KCl) = v(KCl)-M(KCl) = y mol-74.5 g/mol = 58.5y g.

મિશ્રણનો સમૂહ 188.3 ગ્રામ છે, ચાલો બીજું સમીકરણ બનાવીએ:

74.5x + 58.5y = 188.3

તેથી, અમે બે અજ્ઞાત સાથે બે સમીકરણોની સિસ્ટમ હલ કરીએ છીએ:

0.5(x + y)= 1.5

74.5x + 58.5y=188.3g

પ્રથમ સમીકરણથી આપણે x વ્યક્ત કરીએ છીએ:

x + y = 1.5/0.5 = 3, x = 3-yચાલો x ના આ મૂલ્યને માં બદલીએ

બીજું સમીકરણ

, અમને મળે છે:

74.5-(3-y) + 58.5y = 188.3

223.5-74.5y + 58.5y = 188.3

-16у = -35.2 y = 2.2 100% / 188.3g = 31.65%ચાલો ગણતરી કરીએ

સમૂહ અપૂર્ણાંક

m(H2S04) = v(H2S04>M(H2S04) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g.સોડિયમ ક્લોરાઇડ:

w(NaCl) = 100% - w(KCl) = 68.35%

અત્યંત સક્રિય ધાતુઓ (સોડિયમ, એલ્યુમિનિયમ, મેગ્નેશિયમ, કેલ્શિયમ, વગેરે) મેળવવા માટે, જે સરળતાથી પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પીગળેલા ક્ષાર અથવા ઓક્સાઇડના વિદ્યુત વિચ્છેદનનો ઉપયોગ થાય છે:

મિશ્રણમાં 31.65% પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ અને 68.35% સોડિયમ ક્લોરાઇડ હોય છે.

પીગળેલા ક્ષારનું વિદ્યુત વિચ્છેદન

1. પીગળેલા કોપર (II) ક્લોરાઇડનું વિદ્યુત વિચ્છેદન.

ઇલેક્ટ્રોડ પ્રક્રિયાઓ અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

કેથોડ K(-) પર: Cu 2+ + 2e = Cu 0 - કેથોડિક ઘટાડો

એનોડ A(+): 2Cl – - 2e = Cl 2 - એનોડિક ઓક્સિડેશન

પદાર્થના વિદ્યુતરાસાયણિક વિઘટનની એકંદર પ્રતિક્રિયા એ બે ઇલેક્ટ્રોડ અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓનો સરવાળો છે, અને કોપર ક્લોરાઇડ માટે તે સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવશે:

Cu 2+ + 2 Cl – = Cu + Cl 2

આલ્કલીસ અને ઓક્સોએસિડ ક્ષારના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, ઓક્સિજન એનોડ પર છોડવામાં આવે છે:

4OH – - 4e = 2H 2 O + O 2

2SO 4 2– - 4e = 2SO 3 + O 2

2. પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ મેલ્ટનું વિદ્યુત વિચ્છેદન:

ઉકેલોનું વિદ્યુત વિચ્છેદન

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓનો સમૂહ જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર દ્રાવણમાં થાય છે અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પીગળે છે જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે તેને ઇલેક્ટ્રોલિસિસ કહેવામાં આવે છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, એનોડ અને કેથોડ બંને પર સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે.

જ્યારે નિષ્ક્રિય (અન-ઉપયોગી) એનોડ (ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રેફાઇટ અથવા પ્લેટિનમ) નો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે, નિયમ તરીકે, બે ઓક્સિડેટીવ અને બે ઘટાડો પ્રક્રિયાઓ સ્પર્ધા કરે છે:
એનોડ પર - આયન અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન,
કેથોડ પર - કેશન અને હાઇડ્રોજન આયનોમાં ઘટાડો.

જ્યારે સક્રિય (ઉપભોક્તા) એનોડનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રક્રિયા વધુ જટિલ બની જાય છે અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર પ્રતિસ્પર્ધી પ્રતિક્રિયાઓ છે:
એનોડ પર - આયન અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન, ધાતુનું એનોડિક વિસર્જન - એનોડ સામગ્રી;
કેથોડ પર - મીઠું કેશન અને હાઇડ્રોજન આયનમાં ઘટાડો, એનોડને ઓગાળીને મેળવેલા મેટલ કેશનમાં ઘટાડો.

એનોડ અને કેથોડ પર સૌથી વધુ સંભવિત પ્રક્રિયા પસંદ કરતી વખતે, વ્યક્તિએ એવી સ્થિતિમાંથી આગળ વધવું જોઈએ કે જે પ્રતિક્રિયાને ઓછામાં ઓછી ઊર્જાની જરૂર હોય તે આગળ વધશે. વધુમાં, નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ સાથે મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન એનોડ અને કેથોડ પર સૌથી વધુ સંભવિત પ્રક્રિયા પસંદ કરવા માટે, નીચેના નિયમોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

1. નીચેના ઉત્પાદનો એનોડ પર બની શકે છે:

a) SO 4 2-, NO - 3, PO 4 3- આયન, તેમજ આલ્કલી સોલ્યુશન્સ ધરાવતા ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, એનોડ પર પાણીનું ઓક્સિડેશન થાય છે અને ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે;

A + 2H 2 O - 4e - = 4H + + O 2

b) Cl - , Br - , I - ના ઓક્સિડેશન દરમિયાન અનુક્રમે આયનો, કલોરિન, બ્રોમિન અને આયોડિન મુક્ત થાય છે;

A + Cl - +e - = Cl 0

2. નીચેના ઉત્પાદનો કેથોડ પર બની શકે છે:

a) Al 3+ ની ડાબી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત આયનો ધરાવતા મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, કેથોડ પર પાણી ઓછું થાય છે અને હાઇડ્રોજન મુક્ત થાય છે;

K - 2H 2 O + 2e - = H 2 + 2OH -

b) જો મેટલ આયન હાઇડ્રોજનની જમણી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત હોય, તો કેથોડ પર ધાતુ છોડવામાં આવે છે.

K - Me n+ + ne - = Me 0

c) Al + અને H + વચ્ચે વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત આયનો ધરાવતા મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, કેથોડ પર કેશન ઘટાડો અને હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ બંનેની સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે.

ઉદાહરણ: નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ પર સિલ્વર નાઈટ્રેટના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન

સિલ્વર નાઈટ્રેટનું વિયોજન:

AgNO 3 = Ag + + NO 3 -

AgNO 3 ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન, કેથોડ પર Ag + આયનનો ઘટાડો થાય છે, અને એનોડ પર પાણીના અણુઓનું ઓક્સિડેશન થાય છે:

કેથોડ: Аg + + e = А g

એનોડ: 2H 2 O - 4e = 4H + + O 2

સારાંશ સમીકરણ:__________________________________________________

4AgNO 3 + 2H 2 O = 4Ag + 4HNO 3 + O 2

જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ માટે યોજનાઓ દોરો: a) કોપર સલ્ફેટ; b) મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ; c) પોટેશિયમ સલ્ફેટ.

તમામ કિસ્સાઓમાં, કાર્બન ઇલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ: નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ પર કોપર ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન

કોપર ક્લોરાઇડનું વિયોજન:

CuCl 2 ↔ Cu 2+ + 2Cl -

સોલ્યુશનમાં Cu 2+ અને 2Cl - આયનો હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ, અનુરૂપ ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ નિર્દેશિત થાય છે:

કેથોડ - Cu 2+ + 2e = Cu 0

એનોડ + 2Cl - - 2e = Cl 2

_______________________________

CuCl 2 = Cu + Cl 2

મેટાલિક કોપર કેથોડ પર છોડવામાં આવે છે, અને ક્લોરિન ગેસ એનોડ પર છોડવામાં આવે છે.

જો CuCl 2 સોલ્યુશનના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના ઉદાહરણ તરીકે આપણે એનોડ તરીકે તાંબાની પ્લેટ લઈએ, તો પછી તાંબુ કેથોડ પર અને એનોડ પર, જ્યાં ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ થાય છે, Cl 0 આયનો વિસર્જન કરવા અને ક્લોરિન છોડવાને બદલે, ઓક્સિડેશન થાય છે. એનોડ (તાંબુ) થાય છે.

આ કિસ્સામાં, એનોડ પોતે ઓગળી જાય છે, અને તે Cu 2+ આયનોના સ્વરૂપમાં ઉકેલમાં જાય છે.

દ્રાવ્ય એનોડ સાથે CuCl 2 નું વિદ્યુત વિચ્છેદન નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

દ્રાવ્ય એનોડ સાથે મીઠાના ઉકેલોનું વિદ્યુત વિચ્છેદન એ એનોડ સામગ્રી (તેનું વિસર્જન) ઓક્સિડેશનમાં ઘટાડો થાય છે અને એનોડમાંથી કેથોડમાં ધાતુના સ્થાનાંતરણ સાથે છે. આ ગુણધર્મનો વ્યાપકપણે દૂષણોમાંથી ધાતુઓને શુદ્ધિકરણ (શુદ્ધિકરણ)માં ઉપયોગ થાય છે.

ઉદાહરણ: નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ પર મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન

જલીય દ્રાવણમાં મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડનું વિયોજન:

MgCl 2 ↔ Mg 2+ +2Сl -

મેગ્નેશિયમ આયનો જલીય દ્રાવણમાં ઘટાડી શકાતા નથી (પાણી ઘટાડવામાં આવે છે), ક્લોરાઇડ આયન ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોલિસિસ યોજના:

ઉદાહરણ: નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ પર કોપર સલ્ફેટના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન

દ્રાવણમાં, કોપર સલ્ફેટ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે:

CuSO 4 = Cu 2+ + SO 4 2-

જલીય દ્રાવણમાં કેથોડ પર કોપર આયનો ઘટાડી શકાય છે.

જલીય દ્રાવણમાં સલ્ફેટ આયનો ઓક્સિડાઇઝ થતા નથી, તેથી એનોડ પર પાણીનું ઓક્સિડેશન થશે.

ઇલેક્ટ્રોલિસિસ યોજના:

સક્રિય ધાતુના મીઠાના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન અને નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ પર ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડ (K 2 SO 4)

ઉદાહરણ: જલીય દ્રાવણમાં પોટેશિયમ સલ્ફેટનું વિસર્જન:

K 2 SO 4 = 2K + + SO 4 2-

પોટેશિયમ આયનો અને સલ્ફેટ આયનો જલીય દ્રાવણમાં ઇલેક્ટ્રોડ પર વિસર્જિત થઈ શકતા નથી, તેથી, કેથોડ પર ઘટાડો થશે, અને એનોડ પર પાણીનું ઓક્સિડેશન થશે.

ઇલેક્ટ્રોલિસિસ યોજના:

અથવા, આપેલ છે કે 4H + + 4OH - = 4H 2 O (હલાવતા હાથ ધરવામાં),

H2O2H2+O2

જો વિદ્યુત પ્રવાહ સક્રિય ધાતુના મીઠાના જલીય દ્રાવણ અને ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડમાંથી પસાર થાય છે, તો પછી ધાતુના કેશન કે એસિડ અવશેષોના આયનો વિસર્જિત થતા નથી.

કેથોડ પર હાઇડ્રોજન છોડવામાં આવે છે, અને ઓક્સિજન એનોડ પર છોડવામાં આવે છે, અને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પાણીના ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિઘટનમાં ઘટાડો થાય છે.

સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ

પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હંમેશા નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોલાઇટની હાજરીમાં કરવામાં આવે છે (ખૂબ નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ - પાણીની વિદ્યુત વાહકતા વધારવા માટે):

ફેરાડેનો કાયદો

સમયસર વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ બનેલા પદાર્થની અવલંબન, વર્તમાન શક્તિ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિ ફેરાડેના સામાન્યકૃત કાયદાના આધારે સ્થાપિત કરી શકાય છે:

જ્યાં m એ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન રચાયેલ પદાર્થનું સમૂહ છે (g);

E એ પદાર્થનો સમકક્ષ સમૂહ છે (g/mol);

M એ પદાર્થનો દાઢ સમૂહ છે (g/mol);

n એ આપેલ અથવા પ્રાપ્ત કરેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે;

I - વર્તમાન તાકાત (A);

t - પ્રક્રિયાની અવધિ (ઓ);

F એ ફેરાડેનું સ્થિરાંક છે, જે પદાર્થના 1 સમકક્ષ દળ (F = 96,500 C/mol = 26.8 Ah/mol) છોડવા માટે જરૂરી વીજળીની માત્રા દર્શાવે છે.

અકાર્બનિક સંયોજનોનું હાઇડ્રોલિસિસ

પાણી સાથે મીઠાના આયનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓની રચના તરફ દોરી જાય છે, તેને મીઠું હાઇડ્રોલિસિસ કહેવામાં આવે છે.

જો આપણે એસિડ સાથેના બેઝના તટસ્થતાના ઉત્પાદન તરીકે મીઠાને ધ્યાનમાં લઈએ, તો પછી આપણે ક્ષારને ચાર જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકીએ છીએ, જેમાંના દરેક માટે હાઇડ્રોલિસિસ તેની પોતાની રીતે આગળ વધશે. 1. મજબૂત આધાર અને મજબૂત એસિડ KBr, NaCl, NaNO 3) દ્વારા રચાયેલ મીઠું હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થશે નહીં, કારણ કે આ કિસ્સામાંનબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ

રચના નથી. પર્યાવરણની પ્રતિક્રિયા તટસ્થ રહે છે.

2. નબળા આધાર અને મજબૂત એસિડ FeCl 2, NH 4 Cl, Al 2 (SO 4) 3, MgSO 4 દ્વારા બનેલા મીઠામાં, કેશન હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થાય છે:

FeCl 2 + HOH → Fe(OH)Cl + HCl

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - → FeOH + + 2Cl - + H +< 7 (раствор приобретает кислую реакцию).

હાઇડ્રોલિસિસના પરિણામે, નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, એચ + આયન અને અન્ય આયનો રચાય છે. ઉકેલ pH

3. મજબૂત આધાર અને નબળા એસિડ (KClO, K 2 SiO 3, Na 2 CO 3, CH 3 COONa) દ્વારા રચાયેલ મીઠું આયન પર હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થાય છે, પરિણામે નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન અને અન્ય આયનોની રચના થાય છે. .

K 2 SiO 3 + HOH → KHSiO 3 + KOH

2K + +SiO 3 2- + H + + OH - → HSiO 3 - + 2K + + OH -

આવા ઉકેલોનો pH > 7 છે (દ્રાવણ આલ્કલાઇન બને છે).

4. નબળા આધાર અને નબળા એસિડ (CH 3 COONH 4, (NH 4) 2 CO 3, Al 2 S 3) દ્વારા રચાયેલ મીઠું કેશન અને આયન બંને દ્વારા હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ થાય છે. પરિણામે, સહેજ વિખરાયેલા આધાર અને એસિડની રચના થાય છે. આવા ક્ષારના દ્રાવણનો pH એસિડ અને આધારની સાપેક્ષ શક્તિ પર આધાર રાખે છે.

નબળા એસિડ અને મજબૂત આધારના મીઠાના હાઇડ્રોલિસિસ માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણો લખવા માટેનું અલ્ગોરિધમ

ક્ષારના હાઇડ્રોલિસિસ માટે ઘણા વિકલ્પો છે: 1. મીઠું હાઇડ્રોલિસિસનબળા એસિડ

અને મજબૂત આધાર: (CH 3 COONa, KCN, Na 2 CO 3).

ઉદાહરણ 1. સોડિયમ એસિટેટનું હાઇડ્રોલિસિસ.

અથવા CH 3 COO – + Na + + H 2 O ↔ CH 3 COOH + Na + + OH –

CH 3 COO – + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH – કારણ કેનબળા રીતે વિચ્છેદ થાય છે, એસિટેટ આયન H + આયનને બાંધે છે, અને લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર પાણીનું વિયોજન સંતુલન જમણી તરફ જાય છે.

OH - આયનો દ્રાવણમાં એકઠા થાય છે (pH >7)

જો મીઠું પોલિબેસિક એસિડ દ્વારા રચાય છે, તો પછી હાઇડ્રોલિસિસ તબક્કામાં થાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બોનેટ હાઇડ્રોલિસિસ: Na 2 CO 3

સ્ટેજ I: CO 3 2– + H 2 O ↔ HCO 3 – + OH –

સ્ટેજ II: HCO 3 – + H 2 O ↔ H 2 CO 3 + OH –

Na 2 CO 3 + H 2 O = NaHCO 3 + NaOH

સામાન્ય રીતે પ્રથમ તબક્કામાં જે પ્રક્રિયા થાય છે તે જ વ્યવહારુ મહત્વ ધરાવે છે, જે નિયમ તરીકે, ક્ષારના હાઇડ્રોલિસિસનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે મર્યાદિત હોય છે.

બીજા તબક્કામાં હાઇડ્રોલિસિસનું સંતુલન પ્રથમ તબક્કાના સંતુલનની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે ડાબી તરફ સ્થાનાંતરિત થાય છે, કારણ કે પ્રથમ તબક્કો બીજા (H 2 CO 3) કરતા નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (HCO 3 -) ઉત્પન્ન કરે છે.

ઉદાહરણ 2. રુબિડિયમ ઓર્થોફોસ્ફેટનું હાઇડ્રોલિસિસ.

1. હાઇડ્રોલિસિસનો પ્રકાર નક્કી કરો:

Rb 3 PO 4 ↔ 3Rb + + પી.ઓ. 4 3–

રૂબિડિયમ - આલ્કલી ધાતુ, તેનો હાઇડ્રોક્સાઇડ મજબૂત આધાર છે, ફોસ્ફોરિક એસિડ, ખાસ કરીને વિયોજનના ત્રીજા તબક્કામાં, ફોસ્ફેટ્સની રચનાને અનુરૂપ, એક નબળું એસિડ છે.

હાઇડ્રોલિસિસ એનિઓન પર થાય છે.

PO 3- 4 + H–OH ↔ HPO 2- 4 + OH – .

ઉત્પાદનો હાઇડ્રોફોસ્ફેટ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો છે, માધ્યમ આલ્કલાઇન છે.

3. પરમાણુ સમીકરણ બનાવો:

Rb 3 PO 4 + H 2 O ↔ Rb 2 HPO 4 + RbOH.

અમે એસિડ મીઠું મેળવ્યું - રુબિડિયમ હાઇડ્રોજન ફોસ્ફેટ.

મજબૂત એસિડ અને નબળા આધારના મીઠાના હાઇડ્રોલિસિસ માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણો લખવા માટેનું અલ્ગોરિધમ

2. મીઠું હાઇડ્રોલિસિસ મજબૂત એસિડઅને નબળો આધાર: NH 4 NO 3, AlCl 3, Fe 2 (SO 4) 3.

ઉદાહરણ 1. એમોનિયમ નાઇટ્રેટનું હાઇડ્રોલિસિસ.

NH 4 + + NO 3 – + H 2 O ↔ NH 4 OH + NO 3 – + H +

NH 4 + + H 2 O ↔ NH 4 OH + H +

મલ્ટીપ્લાય ચાર્જ્ડ કેશનના કિસ્સામાં, હાઇડ્રોલિસિસ તબક્કાવાર આગળ વધે છે, ઉદાહરણ તરીકે:

સ્ટેજ I: Cu 2+ + HOH ↔ CuOH + + H +

સ્ટેજ II: CuOH + + HOH ↔ Cu(OH) 2 + H +

CuCl 2 + H 2 O = CuOHCl + HCl

આ કિસ્સામાં, હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા અને ઉકેલમાં માધ્યમનું pH પણ મુખ્યત્વે હાઇડ્રોલિસિસના પ્રથમ તબક્કા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ 2. કોપર(II) સલ્ફેટનું હાઇડ્રોલિસિસ

1. હાઇડ્રોલિસિસનો પ્રકાર નક્કી કરો. આ તબક્કે મીઠું વિયોજન સમીકરણ લખવું જરૂરી છે:

CuSO 4 ↔ કુ 2+ + SO 2- 4.

નબળા આધાર (અમે ભાર મૂકીએ છીએ) ના કેશન અને મજબૂત એસિડના આયન દ્વારા મીઠું રચાય છે. કેશનનું હાઇડ્રોલિસિસ થાય છે.

2. અમે હાઇડ્રોલિસિસનું આયનીય સમીકરણ લખીએ છીએ અને માધ્યમ નક્કી કરીએ છીએ:

Cu 2+ + H-OH ↔ CuOH + + H + .

હાઇડ્રોક્સીકોપર(II) કેશન અને હાઇડ્રોજન આયન બને છે, માધ્યમ એસિડિક છે.

3. પરમાણુ સમીકરણ બનાવો.

તે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે કે આવા સમીકરણના સંકલનમાં કેટલાક છે ઔપચારિક સમસ્યા. હકારાત્મક અને નકારાત્મક કણો, ઉકેલમાં, અમે તટસ્થ કણો બનાવીએ છીએ જે ફક્ત કાગળ પર અસ્તિત્વ ધરાવે છે. IN આ કિસ્સામાંઆપણે ફોર્મ્યુલા (CuOH) 2 SO 4 બનાવી શકીએ છીએ, પરંતુ આ કરવા માટે આપણે માનસિક રીતે આપણા આયનીય સમીકરણને બે વડે ગુણાકાર કરવો જોઈએ.

અમને મળે છે:

2CuSO 4 + 2H 2 O ↔ (CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4.

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન મૂળભૂત ક્ષારના જૂથ સાથે સંબંધિત છે. મુખ્ય ક્ષારના નામો, તેમજ મધ્યવર્તી નામો, આયન અને કેશનના નામોથી બનેલા હોવા જોઈએ, આ કિસ્સામાં, અમે મીઠાને "હાઈડ્રોક્સીકોપર(II) સલ્ફેટ" કહીશું.

નબળા એસિડ અને નબળા આધારના મીઠાના હાઇડ્રોલિસિસ માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણો લખવા માટેનું અલ્ગોરિધમ

3. નબળા એસિડ અને નબળા આધારના મીઠાનું હાઇડ્રોલિસિસ:

ઉદાહરણ 1. એમોનિયમ એસિટેટનું હાઇડ્રોલિસિસ.

CH 3 COO – + NH 4 + + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NH 4 OH

આ કિસ્સામાં, બે સહેજ વિખરાયેલા સંયોજનો રચાય છે, અને સોલ્યુશનનું pH એસિડ અને આધારની સંબંધિત શક્તિ પર આધારિત છે.

જો હાઇડ્રોલિસિસ ઉત્પાદનોને ઉકેલમાંથી દૂર કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, અવક્ષેપના સ્વરૂપમાં અથવા વાયુયુક્ત પદાર્થ, પછી હાઇડ્રોલિસિસ પૂર્ણ થવા માટે આગળ વધે છે.

ઉદાહરણ 2. એલ્યુમિનિયમ સલ્ફાઇડનું હાઇડ્રોલિસિસ.

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

2А l 3+ + 3 S 2- + 6Н 2 О = 2Аl(ОН) 3 (અવક્ષેપ) + ЗН 2 S (ગેસ)

ઉદાહરણ 3 એલ્યુમિનિયમ એસિટેટનું હાઇડ્રોલિસિસ

1. હાઇડ્રોલિસિસનો પ્રકાર નક્કી કરો:

Al(CH 3 COO) 3 = અલ 3+ + 3સીએચ 3 સીઓઓ – .

નબળા આધારના કેશન અને નબળા એસિડના આયન દ્વારા મીઠું બને છે.

2. લખો આયનીય સમીકરણોહાઇડ્રોલિસિસ, પર્યાવરણ નક્કી કરો:

Al 3+ + H–OH ↔ AlOH 2+ + H + ,

CH 3 COO – + H–OH ↔ CH 3 COOH + OH – .

એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ એ ખૂબ જ નબળો આધાર છે તે ધ્યાનમાં લેતા, અમે ધારીએ છીએ કે કેશનનું હાઇડ્રોલિસિસ આગળ વધશે. વધુ હદ સુધી, anion દ્વારા કરતાં. પરિણામે, દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન આયનોની વધુ માત્રા હશે, અને માધ્યમ એસિડિક હશે.

અહીં પ્રતિક્રિયા માટે સારાંશ સમીકરણ બનાવવાનો પ્રયાસ કરવાનો કોઈ અર્થ નથી. બંને પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવી છે, એકબીજા સાથે કોઈ જોડાણ નથી, અને આવા સમીકરણ અર્થહીન છે.

3. ચાલો એક પરમાણુ સમીકરણ બનાવીએ:

Al(CH 3 COO) 3 + H 2 O = AlOH(CH 3 COO) 2 + CH 3 COOH.

ક્ષારના સૂત્રો અને તેમના નામકરણની તાલીમ માટેની આ એક ઔપચારિક કવાયત પણ છે. ચાલો પરિણામી મીઠાને હાઇડ્રોક્સોલ્યુમિનિયમ એસિટેટ કહીએ.

મજબૂત એસિડ અને મજબૂત આધારના મીઠાના હાઇડ્રોલિસિસ માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણો લખવા માટેનું અલ્ગોરિધમ

4. એક મજબૂત એસિડ અને મજબૂત આધાર દ્વારા રચાયેલ ક્ષાર હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થતા નથી, કારણ કે એકમાત્ર નબળું વિભાજન કરતું સંયોજન H 2 O છે.

મજબૂત એસિડ અને મજબૂત આધારનું મીઠું હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થતું નથી, અને સોલ્યુશન તટસ્થ છે.