Elektrolyse

[kasius]

Hallo,

Op wikipedia las ik dat elektrolyse wordt toegepast waarbij onder invloed van een elektrische stroom samengestelde stoffen worden ontleed tot enkelvoudige stoffen en/of andere samengestelde stoffen.

Geldt dit voor alle stoffen??

[Kravitz]

Wat bedoel je hier precies mee?

Het is niet zo dat wanneer je een suiker oplossing (suiker + water) aan elektrolyse onderwerpt het onmiddellijk zal uiteenvallen in vaste koolstof, zuurstof en waterstof. Dit kun je weliswaar verkrijgen maar niet op hetzelfde moment.

Afhankelijk van de aangelegde spanning krijg je bepaalde componenten van een stof.

[kasius]

Wat bedoel je hier precies mee?

Afhankelijk van de aangelegde spanning krijg je bepaalde componenten van een stof.

Ik bedoelde eigenlijk wel dat een samengestelde stof bestaat uit meer dan 1 atoomsoort.

Wat bedoel je met componenten en spanning?

[bessie]

Ik ben geen chemicus dus ik vertrouw even op m'n WVO kennis. Elke chemische stof (atoom, molecule) is verbonden met bindingen van een bepaalde sterkte. Vooral stoffen die makkelijk geladen raken hebben een sterke binding met stoffen, die de tegengestelde lading kunnen krijgen. Zouten (zoals NaCl) zijn hiervan voorbeelden. Het Na-atoom verliest een electron aan het Cl-atoom, ze krijgen een tegengestelde lading, en gaan een electrostatische binding aan.

Andere stoffen raken licht geladen doordat ze nabijgelegen atomen of moleculen iets laden door een electron net iets langer bij zich te houden dan hun buurman.

Deze electostatische bindingen en ladingen hebben een bepaalde sterkte. Afhankelijk van die sterkte kan met een spanningsverschil de binding worden verbroken. Naar ik meen maar dat weet ik niet zeker maakt het niet uit als een stof in water is opgelost. De spanning die nodig is om een Na+ ion uit een oplossing met keukenzout te halen is niet afhankelijk van de concentratie van die stof in het oplosmiddel.

Hoop dat je hier iets aan hebt, ik volg het onderwerp ook om mijn eigen kennis op te krikken. Succes,

[hzeil]

Ik heb de nederlandstalige tekst over electrolyse op Wiki eens doorgenomen. Deze tekst vind ik verward en onduidelijk. Ik kan mij voorstellen dat de lezer(s) van Wiki met begripsvragen blijven zitten. Een goed leerboek (eventueel al tientallen jaren oud! ) voor VWO of HBO kan veel meer duidelijkheid geven over dit onderwerp.

[Kravitz]

Hallo,

Ik zal alles proberen te verduidelijken via een voorbeeld. Laten we voor het gemak gewoon keukenzout nemen (NaCl).

Het doel van een elektrolyse is een samengestelde stof bijv. NaCl (bestaat uit Na en Cl) ontbinden in zijn componenten (Na en Cl). Hierbij moet je altijd vertrekken van een vloeistof. Ik zal twee gevallen bespreken; NaCl als gesmolten zout en NaCl opgelost in water.

1) NaCl als gesmolten zout. We vertrekken van vast keukenzout wat we verwarmen totdat het smelt en vervolgens vloeibaar wordt. Doordat NaCl in vloeibare toestand aanwezig is zal de Na-Cl binding gebroken zijn. In de vloeistof zijn eigenlijk Na⁺ en Cl^- ionen aanwezig.

Vervolgens steekt men in de vloeistof twee elektroden die men aansluit op een stroombron (gelijkspanning) bijv. een batterij. De spanning (hiermee bedoel ik bijv. 10V) die deze batterij levert zorgt voor een positieve elektrode en een negatieve elektrode. Dit analoog met de + pool van de batterij en de negatieve pool.

Volgens de wetten van de fysica stoten gelijksoortige lading elkaar af en trekken ongelijksoortige elkaar aan.

+ en - trekken elkaar aan maar + en + tevens - en - stoten elkaar af.

Het is dus logisch dat de positief geladen Na-ionen in de vloeistof naar de negatieve elektrode zullen migreren. Ook zullen de negatieve Cl ionen naar de positieve elektrode gaan.

Het gevolg van dit alles is dat je aan de positieve pool Cl₂ ontwikkeling zal krijgen (Cl^. + Cl^. Cl₂) en aan de negatieve pool Na zal ontstaan.

Cl₂ is een gas, dit zal dus ontsnappen in de lucht, Na zal zich afzetten op de elektrode als een vaste stof. Moest je dit experiment uitvoeren zal je zien dat de negatieve elektrode dikker wordt.

2) Wanneer we vast NaCl oplossen in water zijn er naast Na⁺ en Cl^- ionen ook H⁺ en OH^- ionen aanwezig! Als je nu opnieuw 2 elektroden in de oplossing zou steken is het niet gezegd dat er Cl₂ en Na zal ontstaan. Er kan immers evengoed O₂ en H₂ gevormd worden.

Wat eerst gevormd wordt kun je te weten komen via berekeningen. Deze ken ik voor het voorbeeld niet vanbuiten maar mijn gevoeld zegt mij dat je niet hetzelfde effect zal krijgen als in 1) het is overigens wel mogelijk.

Dus stel nu bijv. dat je glucose (C₆H₁₂O₆) aan elektrolyse wil onderwerpen zal je als mogelijke componenten krijgen:

• vaste C
• waterstofgas H₂
• zuurstofgas O₂

Aangezien je vaak maar twee elektroden hebt is het dus niet gezegd dat bijv. waterstofgas en zuurstofgas samen zullen ontstaan.

Dit kun je doen met alle stoffen, maar het lijkt makkelijk om te zeggen: "In deze 'exotische' verbinding zit goud, dus ik voer er elektrolyse op uit en ik ga er rijk van worden!". In de meeste gevallen bij zulke situaties krijg je immers niet wat je zou willen...

Indien je nog vragen of onduidelijkheden ziet laat het gerust weten.

[chemie man]

ik heb nog een vraagje

wat geleid de stroom in een glucose oplossing(water)? de suiker zelf niet, kun je daar ook gewoon NaCl voor gebruiken?

[Kravitz]

Afhankelijk wat voor water je gebruikt zal het al dan niet de stroom geleiden. Wanneer je een suikeroplossing maakt met kraantjeswater zal het de stroom geleiden. In kraantjes water zijn immers enorm veel ionen aanwezig die het vloeien van stroom mogelijk maken.

Als je nu echter gedemineraliseerd water gaat gebruiken zal dit de stroom niet meer geleiden. Er zijn geen ionen aanwezig en de eigen dissociatie van water ( H₂O H⁺ + OH^- ) is te zwak om stroom te laten vloeien. Om in zo'n geval NaCl te gebruiken om de stroom te laten vloeien is echter een slecht idee. Hoogst waarschijnlijk zal je dan gewoon de elektrolyse van een NaCl oplossing doen m.a.w. er zal chloorgas ontstaan.

Een beter oplossing is het toevoegen van een indifferent zout. Bekijk ook dit bericht hierover. Je kan bijv. Na₂SO₄ toevoegen.