Cara menerangkan elektrolisis sebatian lebur

Elektrolisis sebatian lebur ialah jenis elektrolisis paling mudah, jadi ia tempat sempurna untuk mengukuhkan idea sebelum anda menemui kes akueus yang lebih sukar. Ia berada dalam bab redoks dan elektrokimia, dan sebaik sahaja anda boleh menerangkan mengapa sebatian lebur mengkonduksi, apa berlaku di setiap elektrod dan bagaimana menulis setengah persamaan, anda memiliki kaedah yang tidak pernah berubah. Panduan ini membina penerangan itu langkah demi langkah.

Mengapa sebatian mesti lebur

Sebatian ion seperti plumbum(II) bromida terdiri daripada ion positif dan negatif yang terkunci dalam kekisi gergasi. Dalam keadaan pepejal ion-ion itu dipegang ketat pada kedudukan tetap, jadi ia tidak boleh bergerak dan pepejal itu tidak mengkonduksi elektrik. Apabila anda melebur sebatian itu, kekisi terurai dan ion menjadi bebas bergerak. Ion bergerak itulah yang membawa cas, jadi sebatian ion lebur mengkonduksi dan boleh dielektrolisiskan. Satu idea ini, ion bebas bergerak, ialah sebab sebatian mesti lebur, dan menyatakannya dengan jelas selalunya markah pertama.

Dua elektrod dan apa yang ditariknya

Elektrolisis menggunakan dua elektrod, biasanya diperbuat daripada bahan lengai seperti karbon (grafit) supaya ia tidak mengambil bahagian dalam tindak balas.

• Katod ialah elektrod negatif. Ia menarik ion positif (kation), iaitu ion logam.
• Anod ialah elektrod positif. Ia menarik ion negatif (anion), iaitu ion bukan logam.

Cas bertentangan menarik, jadi penamaannya mengikut secara semula jadi: ion positif pergi ke katod negatif, ion negatif pergi ke anod positif. Kerana sebatian lebur mengandungi hanya satu jenis kation dan satu jenis anion, produknya boleh diramal sepenuhnya, anda sentiasa mendapat logam di katod dan bukan logam di anod.

Apa berlaku di setiap elektrod

Di katod, ion logam menerima elektron. Menerima elektron ialah penurunan, dan hasilnya ialah logam, terbentuk sebagai cecair lebur atau pepejal pada elektrod.

Di anod, ion bukan logam kehilangan elektron. Kehilangan elektron ialah pengoksidaan, dan hasilnya ialah bukan logam, selalunya gas.

Bantuan ingatan yang berguna ialah OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain (elektron). Penurunan berlaku di katod, pengoksidaan di anod, dalam setiap elektrolisis.

Contoh penyelesaian: plumbum(II) bromida lebur

Plumbum(II) bromida lebur, PbBr₂, mengandungi ion plumbum (Pb²⁺) dan ion bromida (Br⁻). Ini contoh SPM klasik, diliputi dalam eksperimen elektrolisis plumbum(II) bromida lebur.

• Di katod ion plumbum diturunkan kepada logam plumbum, yang terbentuk sebagai manik keperakan:

  Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb

• Di anod ion bromida dioksidakan kepada bromin, dilihat sebagai gas atau wap perang:

  2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻

Perhatikan bilangan elektron sepadan: dua elektron diterima di katod dan dua hilang di anod, jadi cas seimbang. Sentiasa semak elektron di setiap sisi sejajar.

Contoh kedua: natrium klorida lebur

Logik yang sama berfungsi untuk mana-mana sebatian ion binari lebur. Natrium klorida lebur, NaCl, mengandungi ion natrium (Na⁺) dan ion klorida (Cl⁻):

• Di katod: Na⁺ + e⁻ → Na, logam natrium terbentuk.
• Di anod: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻, gas klorin dibebaskan.

Anda boleh melihat tindak balas bagi pelbagai sebatian pada halaman elektrolisis sebatian lebur. Logam sentiasa muncul di katod dan bukan logam di anod, apa jua sebatiannya.

Apa yang anda lihat semasa eksperimen

Semasa elektrolisis plumbum(II) bromida lebur, anda akan nampak manik logam kelabu keperakan terbentuk berhampiran katod, dan wap perang bromin terbebas di sekeliling anod. Sebatian itu perlu dipanaskan sehingga lebur dahulu kerana dalam keadaan pepejal ionnya terkunci dan tiada arus dapat mengalir. Elektrod karbon dipilih kerana ia lengai dan kalis haba, jadi ia tidak bertindak balas dengan bromin atau plumbum yang terbentuk. Butiran pemerhatian seperti ini kerap diminta dalam soalan berstruktur, jadi latih diri untuk menyebutnya bersama setengah persamaan.

Cara menulis setengah persamaan untuk markah

1. Kenal pasti dua ion dalam sebatian lebur dan casnya.
2. Di katod, tulis kation menerima elektron untuk membentuk logam.
3. Di anod, tulis anion kehilangan elektron untuk membentuk bukan logam.
4. Seimbangkan elektron supaya bilangan yang hilang sama dengan yang diterima.
5. Labelkan elektrod mana yang mana, dan nyatakan penurunan di katod, pengoksidaan di anod.

Kesilapan lazim yang perlu dielakkan

• Mengatakan pepejal mengkonduksi, ia tidak, kerana ionnya tidak boleh bergerak.
• Menukar elektrod: katod negatif dan menarik ion logam; anod positif dan menarik ion bukan logam.
• Terlupa elektron dalam setengah persamaan, atau salah bilangannya.
• Menulis Br atau Cl dan bukan Br₂ atau Cl₂ dwiatom bagi gas itu.

Elektrolisis lebur berbaloi dikuasai dahulu kerana segala dalam elektrolisis akueus dibina atasnya. Jika setengah persamaan dan tindak balas elektrod belum automatik, itu topik yang boleh diluruskan guru dengan cepat, kelas satu-ke-satu dalam talian kami berjalan dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dengan percubaan satu jam berbayar, dan kami melatih tindak balas elektrod sehingga ia menjadi lumrah.