- ảnh hưởng của pH đến sự thuỷ phân của muố
2- ống thuỷ tinh chứa thuỷ ngân để nố
6.2.4. Điện phân dungdịch nước
Trong dung dịch nước ngoài các ion của chất điện li cịn có các ion H3O+ và OH- nên khi thiêt lập một điện áp giữa hai điện cực thì cation kim loại và H3O+ đi về catot còn anion và OH- đi về anot. Vấn đề đặt ra là ion nào sẽ phóng điện?
* Q trình xảy ra trên catot
Khi cho dòng điện đi qua dung dịch, cation kim loại và H3O+ tiến gần tới bề mặt catot. Nếu thế phóng điện của cation dương lớn hơn thế phóng điện của H3O+ thì cation kim loại sẽ thu electron của catot:
Mn+ + ne = Mr
Trong trường hợp ngược lại thì H3O+ sẽ phóng điện H3O+ + e = H + H2O 2H = H2
Từ đó thấy rằng nếu khơng để ý tới q thế của hydro thì chỉ những cation kim loại nào có thế cân bằng lớn hơn thế cân bằng của hydro trong dung dịch (nếu pH = 7 thì thế cân bằng của hydro: H+ H2 = - 0,059.pH = - 0,413V) mới phóng điện.
Trong bảng thế điện cực tiêu chuẩn đó là những kim loại đứng sau sắt. Nhưng do có quá thế của hiđro mà có sự chuyển tới những kim loại đứng sau nhôm.
Khi điện phân dung dịch nước, thường những kim loại nào đứng sau nhơm và khơng kể nhơm thốt ra trên catot.
* Quá trình xảy ra trên anot
Trên anot xảy ra sự oxi hoá hoặc OH- hoặc chất làm anot.
Nếu thế phóng điện anion và OH- lớn hơn thế cân bằng của kim loại làm anot thì anot sẽ tan ra(bị oxi hố).
M - ne = Mn+
Trong trường hợp ngược lại thì anot khơng tan (anot trơ) khi đó hoặc anion hoặc OH- bị oxi hoá.
Ion OH- chỉ phóng điện khi thế của anot dương hơn thế cân bằng của cặp OH- /O2 ( ở pH = 0, OH_ O2 = + 1,23V). Nếu để ý tới quá thế của oxi, thế này còn phải dương hơn nữa .
Thường khi điện phân dung dịch nước, thứ tự phóng điện của các anion như sau: đầu tiên là các anion không chứa oxi: S2-, I-, Br-,...sau đó đến OH- và cuối cùng mới đến anion chứa oxi.
Ví dụ 1: Viết sơ đồ điện phân dung dịch Na2SO4 dùng graphit làm điện cực (anot trơ):
Catot Na2SO4 Anot 2Na+ 2Na+ + SO42- SO42-
2H2O + 2e = H2 + 2OH- 4H2O - 2e = 2OH- +2H3O+ 2OH- = H2O +1/2 O2
Từ đồ điện phân trên ta thấy thực chất là sự điện phân nước. Vai trò của Na2SO4 ở đây chỉ là sự dẫn điện.
Trong quá trình điện phân, nồng độ ion H3O+ ở khu vựcanot tăng và nồng độ OH- tăng ở khu vực catot do đó ở khu vực anot có phản ứng axit cịn ở khu vực catot có phản ứng kiềm.
Ví dụ 2: Viết sơ đồ điện phân dung dịch CuCl2 dùng anot bằng đồng Catot CuCl2 Anot (Cu) Cu2+ + 2e = Cu Cu2+ + 2Cl- 2Cl- Cu - 2e = Cu ( 2 2 /Cu Cl/Cl Cu )
Nhìn vào sơ đồ điện phân trên ta thấy nếu trên anot một nguyên tử gam đồng hồ tan thì trên catot một nguyên tử gam đồng kết tủa lại do có nồng độ ion Cu2+ và Cl- trong dung dịch không biến đổi. Tại đây chỉ là sự vận chuyển đồng từ anot sang catốt. Trong thực tế ứng dụng hiện tượng này để mạ các kim loại, tinh chế các kim loại, chế tạo các bản khắc trong kĩ nghệ in.