Elektroliza je metoda, s katero spojine lahko razgradimo pod vplivom električnega toka. V elektrolitski celici poteka ravno obraten proces kot poteka v galvanskem členu. V obeh primerih, tako pri elektrolizi kot pri galvanskem členu pa potekajo redoks reakcije, za katere je značilno, da prehajajo elektroni iz ene snovi na drugo.

Proces elektrolize poteka le v primeru, če snov, ki jo elektroliziramo, prevaja električni tok in torej vsebuje nabite delce, ki se lahko prosto gibljejo.

Spoznajmo elektrolitsko celico

V elektrolitski celici sta dve elektrodi, pozitivna anoda in negativna katoda, ki sta potopljeni v talino ali raztopino elektrolita. Elektrodi sta med seboj povezani tako, da je katoda priključena na negativni pol vira električnega toka. Na elektrodah potekata kemijski reakciji - na anodi poteka oksidacija, na katodi redukcija. Obe elektrodi privlačita ione nasprotnega naboja, kationi se zato gibajo proti katodi, anioni se gibajo proti anodi.

Elektrolitska celica

Oglejmo si sliko procesa elektrolize taline natrijevega klorida

Pri elektrolizi taline natrijevega klorida potujejo:

Natrijevi kationi na negativno katodo:

Proces, ki poteka na katodi, je redukcija:

Na⁺(l) + e⁻→ Na(l)

Kloridni anioni na pozitivno anodo:

Proces, ki poteka na anodi, je oksidacija:

2Cl⁻(l) → Cl₂(g) + 2e⁻

Elektrolizo vodne raztopine kalijevega jodida KI izvedemo tako, da v petrijevko s kapalko damo nekaj mililitrov vodne raztopine KI, dodamo kapljico fenolftaleina in priključimo na vir napetosti. Opazujemo spremembe barve ob obeh elektrodah, katodi in anodi.

Oglejmo si ta poskus in preučimo, kateri procesi pri tem potekajo na elektrodah.

Na anodi opazimo rumeno barvo raztopine, ker se je izločil jod. Potekla je oksidacija jodidnih ionov.

2I⁻(aq) → I₂(aq) + 2e⁻


Na katodi se reducira vodik iz vode do elementarnega vodika, ker se vodik lažje reducira od kalijevih ionov. Na katodi nastajajo tudi hidroksidni ioni, ki povzročijo spremembo barve fenolftaleina, ki se v bazični raztopini obarva vijoličasto.

2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)

Elektroliza v vodni raztopini natrijevega sulfata

Kadar poteka elektroliza v vodni raztopini, lahko poteče tudi oksidacija in redukcija vode. Pri elektrolizi vodne raztopine natrijevega sulfata tako na katodi poteka redukcija vodika iz vode, na anodi pa poteka oksidacija kisika iz vode.

Na katodi nastaja vodik, ker se vodik iz vode lažje reducira kot natrijevi ioni:

2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)

Če primerjamo procesa, ki potekata na katodi v primeru elektrolize vodne raztopine kalijevega jodida in elektrolize natrijevega sulfata vidimo, da se v obeh primerih na katodi izloča vodik, saj se natrijevi oziroma kalijevi ioni težje reducirajo od vodika iz vode, nastajajo pa tudi hidroksidni ioni.

Na anodi nastaja kisik, ker se kisik iz vode lažje oksidira od sulfatnih ionov:

2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻

Če primerjamo procesa, ki potekata na anodi v primeru elektrolize vodne raztopine kalijevega jodida in elektrolize raztopine natrijevega sulfata vidimo, da se na anodi izloča kisik (elektroliza raztopine natrijevega sulfata) oziroma jod (elektroliza vodne raztopine kalijevega jodida), saj se sulfatni ioni težje oksidirajo od kisika iz vode, jodidni ioni pa lažje oksidirajo od kisika iz vode. Na anodi nastajajo tudi oksonijevi ioni.

SKLEP

Kadar proces elektrolize poteka v vodni raztopini, lahko pri tem poteče oksidacija in redukcija vode. Pri elektrolizi vodne raztopine natrijevega sulfata nastajata plina vodik H₂ in kisik O₂ v množinskem razmerju 2:1. Tako v bistvu lahko elektrolizo vodne raztopine natrijevega sulfata predstavimo kot elektrolizo vode:

2H₂O(l)  → 2H₂(g) + O₂(g)