اصول الکترولیز/ الکترولیت سولفات مس

اصول الکترولیز - ماه صنعت انرژی

در این مقاله قصد داریم در مورد الکترولیزه و اصول آن صحبت کنیم.

فهرست مطالب

1- الکترولیز

1-1- تعریف الکترولیت

2- اصول الکترولیز

3- اصول الکترولیز سولفات مس

————————————————–

1- الکترولیز

 اصول الکترولیز یک فرایند الکتروشیمیایی‌است که توسط آن جریان از یک الکترود به الکترود دیگر در محلول یونیزه‌شده که یک الکترولیت‌است عبور می‌کند.

در این فرآیند ، یونها مثبت یا کاتیونهای مثبت به الکترود یا کاتد منفی می‌آیند و یونهای منفی یا آنیونهای منفی به الکترود یا آند مثبت می‌روند.

قبل از درک اصل الکترولیز ، باید بدانیم الکترولیت یا تعریف الکترولیت چیست.

1-1- تعریف الکترولیت

الکترولیت یک ماده شیمیایی‌است که اتمهای آن باپیوند یونی بهم چسبیده‌است ، اما وقتی آن را در آب حل کنیم ، مولکول‌های آن به یونهای مثبت و منفی تقسیم می‌شوند.

یون های با بار مثبت به عنوان کاتیونها شناخته‌می‌شوند در حالیکه یونهای با بار منفی به عنوان آنیونها شناخته‌می‌شوند. هر دو کاتیون و آنیون آزادانه در محلول حرکت می‌کنند.

————————————————–

2- اصول الکترولیز

در پیوندهای یونی ، یک اتم الکترونهای خود را از دست می‌دهد و اتم دیگر الکترونها را بدست می‌آورد. در نتیجه ، یک اتم به یون با بار مثبت تبدیل می‌شود و اتم دیگر به یک یون با بار منفی تبدیل‌می‌شود. به دلیل بار مخالف ، هر دو یکدیگر را به خود جذب‌می‌کنند و بین آنها اتصال پیوندی یونی ایجاد می‌کنند. در پیوند یونی ، نیرویی که بین یونها عمل‌می‌کند ، نیروی کولومبیک‌است که با ضریب دی الکتریک آب متناسب‌است. میزان ضریب دی التکریک  آب در دمای 20 درجه سانتیگراد 80‌است. بنابراین ، هنگامی که هر ماده شیمیایی پیوندی یونی در آب حل‌شود ، استحکام پیوند بین یون‌ها بسیار ضعیف‌تر می‌شود و از این رو مولکول‌های آن به کاتیون ها و آنیون ها تقسیم می‌شوند و آزادانه در محلول حرکت‌می‌کنند.

الکترولیت - ماه صنعت انرژی

الکترولیت

الکترولیت

حال ما دو میله فلزی را در محلول غوطه ور می‌کنیم و اختلاف پتانسیل الکتریکی بین میله‌های خارجی را توسط یک باتری اعمال خواهیم کرد.

 

الکتررولیز - ماه صنعت انرژی

الکترولیز

این میله‌های نیمه غوطه ور از لحاظ فنی به عنوان الکترود شناخته‌می‌شوند. الکترود متصل به ترمینال منفی باتری به عنوان کاتد شناخته‌می‌شود و الکترود متصل به ترمینال مثبت باتری به عنوان آند شناخته‌می‌شود. کاتیون‌های دارای بار مثبت که در حال حرکت هستند توسط کاتد جذب می‌شوند و آنیونهای با بار منفی توسط آند جذب می‌شوند. در کاتد ، کاتیون‌های مثبت الکترون‌ها را از کاتد منفی و در آند ، آنیونهای منفی الکترونها را به آند مثبت می‌دهند. برای گرفتن و دادن مداوم الکترون‌ها به ترتیب در کاتد و آند ،

باید جریان الکتریسیته‌ها در مدار خارجی الکترولیتی وجود‌داشته‌باشد.

این بدان معناست که جریان در اطراف حلقه بسته ایجاد‌شده

توسط باتری ، الکترولیتی و الکترود ادامه می‌یابد. این اساسی ترین اصل الکترولیز‌است.

————————————————–

3- اصول الکترولیز سولفات مس

هرگاه سولفات مس یا CuSO4 به آب اضافه شود ، در آب حل می‌شود. از آنجا که CuSO4 یک الکترولیت‌است ،

به یون های Cu+ +  (کاتیون) و SO4 − −   (آنیون) تقسیم می‌شود و آزادانه در محلول حرکت می‌کند.

الکترولیت سولفات مس - ماه صنعت انرژی

الکترولیت سولفات مس

الکترولیت

اکنون ما دو الکترود مس را در آن محلول فرو می‌کنیم.

الکترولیت - ماه صنعت انرژی

یون های مس Cu+ +  (کاتیون) مس به سمت کاتد یعنی الکترود متصل به ترمینال منفی باتری جذب‌می‌شوند.

با رسیدن به کاتد ، هر یون Cu+ + الکترون را از آن‌گرفته و به اتم مس خنثی تبدیل‌می‌شود.

ماه صنعت انرژی

به همین ترتیب یون های SO4 − −  (آنیون) توسط آند جذب‌می‌شوند ، یعنی الکترود متصل به ترمینال مثبت باتری. بنابراین یون‌های SO4 به سمت آند حرکت‌می‌کنند که در آن دو الکترون را رها‌می‌کنند و SO4 رادیکال‌می‌شوند.

 

ماه صنعت انرژی

 

اما از آنجا که رادیکال SO4 در حالت خنثی الکتریکی نمی تواند وجود داشته‌باشد ، به آند مس حمله می کند و سولفات مس تشکیل می‌دهد.

ماه صنعت انرژی

در فرایند فوق ، بعد از گرفتن الکترون‌ها ، اتمهای مس خنثی روی کاتد قرار‌می‌گیرند. در همان زمان ، SO4 با آند مس واکنش نشان‌می‌دهد و به CuSO4 تبدیل‌می‌شود اما در آب نمی‌تواند به عنوان مولکول‌های واحد باقی بماند به جای آن CuSO4 به Cu + + ، SO4 − −‌ تقسیم‌شود و  در آب حل‌شود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که در طی الکترولیز سولفات مس با الکترودهای مس ، مس روی کاتد قرار‌می‌گیرد و همین مقدار مس از آند خارج‌می‌شود. اگر در طول الکترولیز سولفات مس ، به جای مس یا سایر الکترودهای فلزی از الکترود کربن استفاده کنیم ، واکنش الکترولیز کمی متفاوت خواهد‌بود.

در واقع SO4 نمی تواند با کربن واکنش نشان‌دهد و در این حالت SO4 با آب محلول واکنش نشان‌داده و اسید سولفوریک را تشکیل‌داده و اکسیژن را آزاد می‌کند.

فرمول

فرایندی که در بالا توضیح داده‌شد، به عنوان الکترولیز شناخته‌می‌شود.

 

مقالات مرتبط :

فرآیند یونیزاسیون و تعریف (یونیزاسیون چیست)

باتری چگونه کار می کند؟ اصول کار باتری

تاریخچه باتری

باتری‌های سری و باتری‌های موازی

 

لینک زبان اصلی مقاله :

Principle of Electrolysis of Copper Sulfate Electrolyte

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *