אלקטרוליזה

תגובות חמזור ספונטניות בתאי וולטה ממירות אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. לחלופין, אנרגיהת חשמל חיצונית מניעה תגובות חמזור בלתי ספונטניות בתהליך שנקרא אלקטרוליזה, המתרחש בתא אלקטרוליטי. לתא אלקטרוליטי יש אנודה לחמצון וקתודה לחיזור.

אך בניגוד לתא וולטה, שבו האנודה בעלת המטען השלילי היא מקור האלקטרונים, לתא האלקטרוליטי יש מקור חיצוני של אלקטרונים, כמו סוללה. הסוללה מושכת את האלקטרונים מהאנודה, המחוברת לקוטב החיובי שלה ומניעה את האלקטרונים לעבר הקתודה, המחוברת לקוטב השלילי שלה. לכן, אלקטרונים זורמים מהקוטב החיובי לשלילי של ספק הכוח החיצוני.

אלקטרוליזה משמשת להפרדת תרכובות יוניות ליוסודות המרכיבים אותו. במצבם המומס או המימי, היונים המרכיבים את הסוללה חופשיים להוליך חשמל. חשבו על אשלגן ברומי, הנמס בטמפרטורה של 734 מעלות צלזיוס.

כאן יוני הברום והאשלגן נוכחים במצב החמצון הנמוך או הגבוה ביותר שלהם, בהתאמה. תחת כוח, יוני הברום מתחמצנים לגז ברום באנודה ויוני האשלגן עוברים חיזור לאשלגן מוצק בקתודה. בתערובות יוניות מומסות כמו נתרן יודיד ואשלגן ברומי, פוטנציאלי חיזור סטנדרטיים משמשים כדי לחזות איזה חומר יגיב.

באופן כללי, אניונים עם פוטנציאל חיזור נמוך יותר מתחמצנים, וקטיונים עם פוטנציאל חויזור חיובי יותר עוברים חיזור. ראוי לציון שאלקטרוליזה של אשלגן ברומי מימי מייצרת תוצרים שונים מאלה של המלחים המומס בשל ההיתכנות לאלטקרוליזה של מים. לכן, שתי תגובות יכולות להתרחש באותה אלקטרודה;החמצון של יוני ברום או מים באנודה והחיזור של יוני אשלגן או מים בקתודה.

בשל פוטנציאל החיזור הנמוך יותר שלהם, תהליך החמצון של יוני ברום לברומים הוא הסביר יותר, בעוד שפוטנציאל החיזור החיובי יותר של מים מוביל לחיזור לגז מימן. הסטויכומטריה של חצאי תגובות יכולה לשמש לחישוב כמות החומרים המיוצרים או מתכלים במהלך אלקטרוליזה. לדוגמה, אלקטרוליזה של אשלגן ברומי מומס משתמשת באלקטרון אחד ליצירת אטום אשלגן.

לכן, על כל מול של אלקטרונים או 96, 485 קולון של מטען המועבר דרך התא, מיוצר מול אחד או כמעט 39 גרם של אשלגן מוצק.