Electroliza (efectul chimic al curentului elctric) reprezinta fenomenul de disociere in ioni a unei substante si depunere a acestora la electrozii baii de electroliza.

Electroliza solutiei de CuCl2
In figura alaturata este ilustrata celula electronica folosita la electroliza CuCl2 in solutie apoasa, folosind electrozi de grafit.

Speciile din solutia apoasa de CuCl2 sunt: ionii Cu2+ si Cl- si moleculele de apa. Ionii care se descarca la electrozi sunt ionii Cu2+ si Cl-.

Reactiile chimice care au loc la cei doi electrozi sun reptrezentate prin urmatoarele ecuatii chimice:
reducere
(-) catod (C): Cu2++2e- Cu0
oxidare
(+) anod (A): 2Cl--2e-2Cl0

Ecuatia totala:Cu2+(aq)+2Cl-(aq)Cu(s)+ Cl2(g)

Electroliza topiturii de clorura de zinc

c) ZnCl2(s)Zn2++2Cl-
reducere
(-) catod (C) :Zn2++2e-Zn0
oxidarereactii principale
(+)anod (A):Cl--1e-Cl0

Reactii secundare, in urma carora atomii sau grupele de atomi rezultati in urma reactiilor principale se stabilizeaza.
2Cl0Cl2
Procesul de electroliza al ZnCl2 conduce la obtinerea zincului si a clorului.
Ecuatia generala:
electroliza
ZnCl2(topitura)Zn(s)+ Cl2(g)
Electroliza solutiei de NaCl
Investigatie!
- pregateste un dispozitiv ca cel folosit la electroliza CuCl2, folosind solutie de NaCl. Adauga cateva picaturi de solutie de fenolftaleina in spatiul catodic.
- Noteaza observatiile.
- Interpreteaza observatiile si stabileste concluziile.

Speciile din solutia apoasa de NaCl sunt: ionii Na+ si Cl- si moleculele de apa. La catod, in timpul electrolizei, solutia capta o coloratie rosu-carmin, ceea ce indica prezenta unui mediu bazic, deci a ionilor OH-, care provin din apa. Deci , la catod se reduce apa. La anod, se descarca ionii Cl-.
Reactiile redox care au loc in timpul procesului sunt:
(-) catod (C): 2H2O+2e-2HO-+H2
(+)anod (A): 2Cl-Cl2+2e-
Ecuatia totala: 2H2O(l)+2Cl-(aq)2OH-(aq)+H2(g)+Cl2(g)
Ionii ramasi in solutie, ionii Na+ si OH- formeaza un compus ionic:
Na(aq)-+OH(aq)-NaOH(aq)
Procesele chimice care au loc la electroliza se pot reprezenta rin ecuatia:
electroliza
2NaCl(aq)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g)+Cl2(g)
Metoda se aplica industrial pentru obtinerea hidroxidului de sodiu. Exista pericolul ca hidroxidul de sodiu sa reactioneze cu clorul, conform ecuatiei chimice:
2NaOH(aq)+Cl2NaCl(aq) + NaClO(aq) +H2O(l)
Pentru a evita aceasta reactie se poate folosi, in scopul separarii spatiului catodic de cel anodic, un perete poros sau o membrana poroasa, denumite diafragme.
Electroliza apei
Electroliza apei in mediul acid
Dispozitivul in care se va produce electroliza apei acidulate se numeste electrolizor si este alcatuit din: doi electrozi de grafit si conductori metalici care fac legatura la sursa de curent electric continuu (U=12V), un vas in care se introduce solutia diluata de H2SO4, doua eprubete gradate asezate deasupra celor doi electrozi.
Electroliza apei acidulate se mai poate realiza intr-un dispozitiv special: voltametrul Hoffmann.
Dupa ce ai umplut electrolizorul cu solutie diluata de H2SO4, leaga conductorii metalici la sursa de curent continuu (U=12V).
CONCLUZII. Ai observat la inceput formarea unor bule de gaz pe suprafata celor doi electrozi, apoi ai observat dezlocuirea apei din cele doua eprubete (sau cele doua ramuri exterioare ale voltametrului).De ce? Gazele formate la cei doi electrozi sunt foarte putin solubile in apa si se vor capta in aprtea superioara a eprubetelor. Cele doua gaze sunt H2 si O2.
Speciile chimice prezente in solutie sunt: SO42-, H3O+ si H2O. Ionii SO42- si H3O+ provin din disocierea H2SO4 in apa, conform ecuatiilor:

H2SO4+H2OHSO4-+ H3O+reducere
HSO4-+H2OSO42-+H3O+oxidare


H2SO4+2H2OSO42-+2H3O+

Procesele chimice care au loc:
La catod (-):
2H3O++2e-H2+2H2O
La anod (+):
3H2O1/2O2+2H3O++2e-

Ecuatia reactieie globale:
H2OH2+1/2O2

Deci apa se descompune sub actiunea curentului electric in H2 si O2.

Electroliza apei in mediu alcalin
Daca se electrolizeaza apa alcalinizata (soplutie diluata de NaOH), fenomenele observate vor fi aceleasi: degajarea oxigenului si hidrogenului la cei doi electrozi. In solutia alcalina vor fi prezente urmatoarele specii chimice: Na+, HO-, H2O.
Procesele chimice care au loc la electrozi:
(-): 2H2O+2e-H2+2HO-reducere
(+): 2HO-1/2O2+H2O+2e-oxidare


H2OH2+1/2O2

Electroliza apei in mediu neutru

Activitate experimentala
Intr-un tub in forma de U introdu o solutie diluata de sulfat de sodiu. Picura in solutie albastru de bromtymol. La extremitatile tubului introdu electrozi de grafit pe care trebuie sa-I legi la sursa de curent continuu.
Interpretarea observatiilor experimentale
Ai observat de asemenea degajarea unor bule de gaz pe suprafata electrozilor, dar si colorarea solutiei din spatiul anodic in galben, iar a spatiului catodic in bleu.

Procesele care au loc la electrozi sunt:
La catod (-): pH-ul este bazic:
2H2O+2e-H2+2HO- reducere
La anod (+): pH-ul este acid:
3H2O1/2O2+2H3O-+2e-oxidare


Ecuatia reactiei globale:
5H2OH2+1/2O2+2HO-+2H3O+

In cazul electrolizei apei in mediu salin ionii H3O+ si HO- se acumuleaza in spatiul anodic, respectiv, catodic. In spatiul anodic pH-ul este acid, iar in cel catodic, pH-ul este bazic.
Cantitatile de O2 si H2 formate la electroliza apei (in mediu acid, bazic sau neutru) depind de cantitatea de electricitate care trece prin vasul de electroliza. Aceasta dependenta a fost stabilita pornind de la determinarea legilor electrolizei.