אלקטרוליזה (מיוונית: אלקטרו = חשמל, ליזיס = פירוק) היא שיטה לפירוק תרכובת יונית ליסודותיה בעזרת זרם חשמלי. התהליך אנדותרמי, כלומר נדרש אספקת אנרגיה חיצונית בצורת חשמל.
אלקטרוליזה מתרחשת בחומר יוני או בתמיסה מימית. הזרם החשמלי משנה את מספר האלקטרונים של יונים ומולקולות. שינוי זה מפרק קשרים כימיים ויוצר תוצרים חדשים. לעתים התוצרים הם גזים או מתכות בלתי מסיסות, ולכן הם נפרדים מהתמיסה בקלות.
במערכת אלקטרוליטית מוחדרת מתח חשמלי חיצוני. מקור המתח גורם לזרימת אלקטרונים ולאי-שוויון מטען בין שתי האלקטרודות. הקתודה היא האלקטרודה העשירה באלקטרונים; אנודה היא האלקטרודה החסרה באלקטרונים. יונים חיוביים (קתיאונים) נמשכים לקתודה. יונים שליליים (אניונים) נמשכים לאנודה.
כאשר יון נוגע באלקטרודה הוא יכול להפסיד או לקבל אלקטרונים. ברגע זה מתרחשת תגובת חמצון-חיזור: חמצון = איבוד אלקטרונים; חיזור = קליטת אלקטרונים.
דוגמה ידועה היא אלקטרוליזה של מי מלח (תמיסה של NaCl). בתהליך ניתנים ליצירה כלור ומימן כגזים, ובתמיסה נשארים גם יונים של נתרן והידרוקסיד.
תהליכי חמצון מתרחשים על גבי האנודה. לדוגמה: Fe2+ הופך ל-Fe3+ תוך שחרור אלקטרון. בחזרה, על הקתודה מתבצע חיזור. לדוגמה: Cu2+ מקבל שני אלקטרונים והופך לנחושת מוצקה.
חוק פאראדי הראשון קובע: כמות החומר שהופרדה פרופורציונית לכמות המטען החשמלי שזרם דרך המערכת. אפשר לבטא זאת בנוסחה m = k·q, כש-m היא המסה שנוצרה ו-q הוא המטען החשמלי.
החוק השני אומר: כאשר אותו זרם עובר דרך סדרה של אלקטרוליטים, המסות של החומרים המופקים תלויות ביחס המאסות האקוויוולנטיות שלהם.
פרוק מים באמצעות זרם חשמלי מייצר מימן וחמצן. הנפח של המימן כפול מנפח החמצן, כי בכל מולקולת מים יש שני אטומי מימן.
ציפוי אלקטרוכימי (אלגון) משתמש באלקטרוליזה כדי לצפות גוף במתכת אחרת. המתכת שנותנת את הציפוי נמסה באנודה ומתיישבת על הקתודה.
באמצעות אלקטרוליזה הופכת עפרת האלומיניום לאלומיניום טהור. שיטה זו פותחה בסוף המאה ה-19.
בתהליך כלור-אלקלי מייצרים כלור ונתרן הידרוקסידי באמצעות אלקטרוליזה. אלקטרוסינתזה היא שימוש באלקטרוליזה לייצור תרכובות כימיות, למשל חמצון יוני מנגן על האנודה להיווצרות חומרים המשמשים בסוללות.
ציפוי אלקטרוכימי משמש גם להגנה ואסתטיקה. דוגמה: ציפוי פלדה בכרום כדי למנוע קורוזיה ולשפר מראה.
אלקטרוליזה, פירוק בחשמל. פירוק = לשבור חומר לחלקים שלו. חשמל משמש לפרק חומרים יוניים או תמיסות.
כשמוסיפים חשמל לתמיסה, חלקיקים טעונים שנקראים יונים נעים. יונים הם חלקיקי חומר עם מטען חשמלי. הזרם גורם לשינוי במספר האלקטרונים של היונים. כך נוצרים חומרים חדשים.
יש שתי מוטות במים. מוט אחת נקראת קתודה. קתודה = מוט עם הרבה אלקטרונים. המוט השנייה נקראת אנודה. אנודה = מוט עם מעט אלקטרונים. יונים חיוביים הולכים לקתודה. יונים שליליים הולכים לאנודה. שם הם מקבלים או נותנים אלקטרונים.
דוגמה: במי מלח מקבלים גז כלור וגז מימן. במים גם נשאר חומר כימי בשם נתרן הידרוקסידי.
חמצון = ויתור על אלקטרונים. חיזור = קבלת אלקטרונים. זה קורה על גבי המוטות.
אלקטרוליזה עוזרת לצפות מתכות על חפצים. זה גם משמש להפיק אלומיניום ממכרה. בתעשייה מייצרים חומרים חשובים בעזרת תגובות חשמליות.
תגובות גולשים