Elektrolyty Elektrolyty jsou roztoky nebo taveniny, které vedou elektrický proud. Vznikají obvykle rozpuštěním iontových sloučenin v polárních rozpouštědlech (voda, ethanol). V elektrolytech proud přenášejí ionty. Ionty jsou proti elektronům větší, jejich pohyblivost je menší, vodivost je nižší než u kovů. Silné elektrolyty — obsahují pouze ionty (HCl, NaOH, NaCl). Slabé elektrolyty — obsahují jak ionty, tak nedisociované molekuly. (CH3COOH, Ca(OH)2, CH3COONa)

Vodivost elektrolytů • Vodiče prvního druhu - proud vedou elektrony (kovy, tuha) • Vodiče druhého druhu - proud vedou ionty Dochází k elektrochem. reakcím (elektrolýza). Mnohem méně vodivé než vodiče I. druhu. • Vodiče třetího druhu - ionizované plyny - ionty vznikají vlivem absorbované energie el. mag. záření

Pro vodivost v roztocích elektrolytů platí Ohmův zákon: „Elektrický proud v elektricky vodivém předmětu je přímo úměrný elektrickému napětí přiloženému na tento předmět, konstantou úměrnosti je vodivost“ I = G*U G = 1/R I = U/R Pak napětí na koncích vodiče: U = I*R , kde I je elektrický proud; G je elektrická vodivost, U je elektrické napětí a R je elektrický odpor.

ELEKTROLÝZA Ponoříme-li elektrody do roztoku elektrolytu a vložíme na ně napětí - probíhá elektrolýza - rozklad roztoku účinkem el. proudu. Působením stejnosměrného proudu z vnějšího zdroje se vyvolá průběh chemické reakce. katodická redukce + 2e- Cu 2+ + 2 e- = Cu anodická oxidace -2e- Cl - - 2e - = Cl2

Elektrolýza je děj, který se uskutečňuje při spotřebování elektrického proudu. Zařízení, sestávající ze dvou elektrod připojených na zdroj elektrického proudu a elektrolytu, nazýváme elektrolyzér. Při elektrolýze stejnosměrným proudem je zdroj proudu připojen kladným pólem na anodu a záporným pólem na katodu. Záporně nabité anionty se proto pohybují směrem k anodě (kladná), kladně nabité kationty se pohybují směrem ke katodě (záporná).

Využití elektrolýzy Výroba kovů Na a Li – elektrolýza tavenin NaCl, LiCl Výroba NaOH Příprava vodíku - elektrolýza vody Rafinace kovů Galvanické pokovení Elektrolytická pasivace kovů Galvanické leptání

Galvanické články (video) Princip: získáváme elektrický proud jako důsledek elektrochem. reakcí v galvanickém článku Prvním zdrojem elektrického proudu byl článek, který sestavil Volta (1800) - Voltův článek.

Měděná a zinková elektroda v roztoku zředěné kyseliny sírové. Při spojení obou elektrod vodičem mohlo docházet k průchodu el.proudu. Na zinkové elektrodě docházelo k anodickému tj. oxidačnímu ději Zn = Zn2+ + 2 e Zinek se rozpouští a přechází ve formě zinečnatých iontů do roztoku. Uvolněné elektrony mohou přecházet vnějším elektrickým obvodem na druhou Cu elektrodu, kde jsou spotřebovávány na katodický tj. redukční děj podle rovnice 2 H+ + 2 e = H2 Sumární reakce Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2

Daniellův článek - stejné elektrody, ale každá je ponořena do roztoku své soli, obvykle síranu. Oba roztoky jsou odděleny porézní membránou, která umožňuje přenos iontů (proudu), ale brání promíchávání roztoků. Zinek se opět rozpouští podle rovnice Zn = Zn2+ + 2 e Uvolněné elektrony se spotřebovávají na měděné elektrodě na reakci Cu2+ + 2 e = Cu

Daniellův článek Katoda Redukce Cu2+ + 2e- = Cu Anoda Oxidace Zn= Zn2+ + 2e-

Galvanické články: Primární články - nevratné, jejich životnost trvá do vybití článku. Vybití článku je ukončeno buď rozpuštěním elektrody nebo vyčerpáním elektrolytu. Sekundární články - vratné a mají životnost teoreticky neomezenou. Při vybití (nebo při poklesu napětí) lze sekundární články opět nabít - olověný akumulátor. Palivové články - založené na elektrochemické oxidaci a redukci plynule přiváděných látek na elektrody. Př.: oxidace plynule přiváděného vodíku na jedné elektrodě, na druhé elektrodě je redukován plynule přiváděný kyslík.

Elektrochemická řada napětí kovů Méně ušlechtilé kovy: - vytěsňují z roztoku kationty ušlechtilejších kovů, - kovy s potenciálem nižším než 0 se rozpouštějí snáze v kyselinách za uvolnění vodíku

Elektrody Heterogenní elektrochemický systém, tvořený alespoň dvěma fázemi 1. fáze - vodič první třídy - kov 2. fáze - vodič druhé třídy - elektrolyt Rozdělení elektrod: a) Elektrody prvního druhu Kationtové -kovy ponořené do roztoku svých iontů Př.: měděná, vodíková Aniontové -do roztoku vysílá,resp. přijímá své anionty Př.: chlorová

b) Elektrody druhého druhu Tvořené kovem, který je pokryt vrstvou jeho málo rozpustné soli, nebo hydroxidu, je ponořený do elektrolytu, který má se solí nebo hydroxidem společný aniont. Př.: argentochloridová elektroda – Ag drátek pokrytý vrstvou AgCl, ponořený do roztoku KCl. kalomelová elektroda (ozn. SCE) Hg/ Hg2Cl2/ KCl merkurosulfátová elektroda: Hg / Hg2SO4/ K2SO4

c) Elektrody oxidačně -redukční Netečný kov ponořený do společného roztoku oxidované i redukované formy ( Pt / FeCl3,FeCl2). Ušlechtilý kov (Pt) je neaktivní, pouze zprostředkovává výměnu elektronu mezi redukovanou a oxidovanou formou Př.: chinhydronová elektroda d) Membránové elektrody Př.: skleněná elektroda