Elektrolys Elektrokemi 2 Höstens sista kemiföreläsning

Batterier Nu har vi lärt oss hur vi kan bygga enkla batterier sk galvaniska element. Vi omvandlar kemisk energi till elektrisk energi. Principen är relativt enkel Två olika metaller En jonlösning där elektroner an röra sig genom En yttre ledare ( sladd) där elektroner kan röra sig genom En oädel metall oxiderar Joner i jonlösning reduceras

Redox i ett enkelt batteri Den oädlare metallen oxideras t.ex. Zn  Zn e - Vätejoner i jonlösningen reduceras 2H e -  H 2 Oxidationen och reduktionen kan sen skrivas tillsammans i en sk. REDOX reaktion Zn + 2H +  Zn 2+ +H 2 Ofta finns sk åskådarjoner t.ex. 2 Cl - men eftersom dessa inte ingår i reaktionen brukar man inte skriva in dem.

Elektrolys Ungefär som ett batteri men istället för att utvinna energi i form av elektricitet så tillför vi energi. Vi tvingar fram en oxidation och en reduktion med hjälp av elektricitet. Beroende på vad man vill framställa kan man använda två olika metaller eller två elektroder. Elektroderna kan t.ex. vara kolstavar eftersom kol leder ström bra.

Pank Pank-regeln hjälper oss hålla reda på hur vi ska koppla. En spänningskälla kan t.ex. vara ett batteri Anoden kopplas till spänningskällans pluspol. Katoden kopplas till spänningskällans minuspol. Positiv Anod Negativ Katod P A N K Jonlösningen kallas elektrolyt

Elektrolys av saltsyra Vi behöver en spänningskälla t.ex ett batteri. Två elektroder t.ex. kolstavar En elektrolyt av saltsyra. HCl Saltsyran består av joner H + och Cl - Vi kopplar enligt PANK-regeln: ”positiv anod och negativ katod” När spänningskällan kopplas in börjar elektroner röra sig från pluspol till minuspol De negativa jonerna kommer att dras mot anoden och de positiva jonerna mot katoden

Redox reaktion Anodreaktion Negativa joner dras mot anoden Cl -  Cl+e - Oxidation Klor i grundämnesform förekommer alltid parvis, klorgas 2Cl -  Cl 2 (g) +2e - Katodreaktion Positiva joner dras mot katoden H + + e -  H Reduktion Väte i grundämnesform förekommer alltid parvis, vätgas 2H + +2e -  H 2 (g) Redox reaktion: 2Cl - + 2H +  Cl 2 (g) +H 2 (g)

Framställning av klorgas från NaCl På ett liknande sätt kan klorgas framställas ur Natriumklorid, NaCl(aq) Vid anoden sker en oxidation av klorjoner till klorgas: 2Cl -  Cl 2 (g) +2e - Vid katoden sker en reduktion av natriumjoner: 2Na + +2e -  2 Na(s) Natriummetallen kommer omedelbart att reagera med vattnet och bilda NaOH, natriumhydroxid: 2Na + 2H 2 O  2NaOH + 2 H + Denna metod kallas klor-alkalimetoden och är vanlig inom den kemiska industrin.

Aluminium framställs med hjälp av elektrolys Aluminiumhydroxid ( aluminiummalm = bauxit) finns i jordskorpan på vissa platser. Bauxiten hettas upp tillsammans med natriumhydroxid och bildar Al 2 O, aluminiumoxid. Med hjälp av elektrolys tvingar man aluminiumjonerna att reduceras. Al 3+ +3e -  Al Samtidigt bildas syrgas Framställning av aluminium är mycket energikrävande. Bättre med återvinning.

Förzinkning Förzinkning är en metod för att förhindra korrosion. Man kan alltså skydda järn från att rosta genom att lägga på ett tunt lager zink. Zinken bildar ett oxidskikt som skyddar den underliggande metallen. Förzinkning görs med hjälp av elektrolys Zink metall används som anod En järnspik som katod Elektrolyten består av zinkjoner

Förzinkning Anodreaktion Zn  Zn 2+ +2e - Zinkelektroden oxideras och löses sakta upp. Katodreaktion Zn e -  Zn Zinkjonerna reduceras till zinkmetall och fastnar på järnspiken.

Galvanisering Man kan rostskydda järn genom att doppa ned föremålet i smält zink. Detta kallas varmförzinkning. Järnet får en skyddande hinna av Zink som får två funktioner. Zinken bildar ett skyddande oxidskikt. Zinken som är en oädlare metall fungerar även som offeranod.

Förkromning Med hjälp av elektrolys kan man belägga en yta med en annan metall. T.ex. krom Även andra beläggningar av t.ex silver, guld, koppar, nickel och tenn.

Övning oxidation eller reduktion Avgör om följande reaktioner är en oxidation eller en reduktion: Cu  Cu e - Avger elektroner = Oxidation 2H e -  H 2 Upptar elektroner = Reduktion Al e -  Al Reduktion 2Cl -  Cl 2 + 2e - Oxidation

Avgör om följande reaktioner är en oxidation eller en reduktion genom att sätta ut lämpligt antal elektroner på rätt sida om reaktionspilen. Cu  Cu 2+ Cu  Cu e - (ox) Cu 2+  Cu Cu e -  Cu(red) 2Cl -  Cl 2 2Cl -  Cl 2 + 2e - (ox) Mn 3+  Mn 2+ Mn 3+ +e -  Mn 2+ (red)

Slut på kemikursen Nu är kemikursen slut. Nästa vecka repeterar vi Prov onsdag v 47