4. 4
თუ ელექტროლიტის ხსნარში (ან ნალღობში) ჩავუშვებთ ელექტროდებს და მათ
მივაერთებთ მუდმივი დენის წყაროსთან, ელექტროდებზე ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები
დაიწყება. ელექტროდები შეიძლება დამზადდეს როგორც მეტალე ბისგან, ასევე
ნახშირისგან. ამ მოვლენას ელექტროლიზი ქვია. (სიტყვა-სიტყვით ელექტროლიზი –
“ელექტრობით დაშლა”) განვიხილოთ რა ხდება მაშინ, როცა სპილენძის ქლორიდის
ხსნარში ვატარებთ ელექტრულ დენს.
წყალში გახსნისას სპილენძის ქლორიდი (CuCl2) დისოცირდება.
ელექტრული დენის გატარებისას სპილენძის კათიონები (Cu2+) მიემართებიან
კათოდისკენ და იერთებენ ელექტრონებს, ანუ აღდგებიან, ხოლო ქლორის ანიონები (Cl-)
მიემართებიან ანოდისკენ, გასცემენ ელექტრონებს, ანუ იჟანგებიან.
კათოდზე Cu2+ + 2e → Cu0
ანოდზე 2Cl- -2e →Cl20
შეჯამებულად CuCl2 → Cu + Cl2
ე.ი. კათოდზე დაილექება სუფთა მეტალი სპილენძი, ანოდზე კი გამოიყოფა აირი –
ქლორი.
განსხვავებული პროცესი მიმდინარეობს კათოდზე, როცა ვატარებთ ნატრიუმის
ქლორიდის ელექტროლიზს.
წყალში გახსნისას
დენის გატარებისას კათოდისაკენ წარიმართებიან Na+ კათიონები, მაგრამ
ელექტრონებს იერთებენ არა Na+ კათიონები, არამედ წყლის მოლეკულები.
2HOH + 2e 2 H2 + 2OH-
ანოდზე წინა შემთხვევის ანალოგიურად.
2Cl- - 2e - Cl20
ჩავწეროთ მთელი პროცესის მსვლელობა:
წყალში გახსნისას
კათოდზე (2Na+) + 2H2O + 2e → H2 + 2OH- + (2Na+)
ანოდზე 2Cl- - 2e → Cl20
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
შევაჯამოთ 2Na+ + 2Cl- + 2H2O + 2e – 2e → H2 + 2Na+ + 2OH- + Cl2
2NaCl + 2H2O → H2 + Cl2 + 2NaOH
კათოდზე ანოდზე ხსნარში
როგორც ვხედავთ მარილების ელექტროლიზის დროს კათოდზე ორი სხვადასხვა
პროცესი მიმდინარეობს, რომლის შედეგად კათოდზე ან მეტალი მიიღება ან წყალბადი.
ა. Men+ + ne → Me0
ბ. 2HOH + 2e → H2 + 2OH-
ჩვენთვის უკვე ცნობილი მეტალთა აქტივობის მწკრივი შეიძლება დაიყოს 3
სეგმენტად:
როცა III სეგმენტის მეტალთა მარილების ელექტროლიზი მიმდინარეობს, მაშინ
კათოდზე მეტალი გამოიყოფა ანუ მიმდინარეობს (ა) პროცესი.
როცა I სეგმენტის მეტალთა მარილების ან ჰიდროქსიდების ელექტროლიზი
მიმდინარეობს, მაშინ კათოდზე გამოიყოფა წყალბადი ანუ მიმდინარეობს (ბ) პროცესი.
5. 5
როცა II სეგმენტის მეტალთა მარილების ელექტროლიზი მიმდინარეობს, მაშინ
პირობების მიხედვით შეიძლება გამოიყოს მეტალი (ა პროცესი) ან წყალბადი (ბ პროცესი)
ან ორივე პროდუქტი ერთდროულად.
როდესაც უჟანგბადო მჟავათა მარილების ელექტროლიზი მიმდინარეობს ანოდზე
გამოიყოფა არამეტალი (გამონაკლისია ფტორიდები).
მაგ: 2Cl- - 2e → Cl20
ან S -2e → S0
2-
მეტალთა ჰიდროქსიდების, აგრეთვე ფტორიდებისა და ჟანგბადიანი მჟავების
მარილების ელექტროლიზისას ანოდზე გამოიყოფა ჟანგბადი.
მაგ: 4OH- – 4e → 2H2O + O2
ან 2H2O – 4e → 4H+ + O2
თუ ვატარებთ Na2SO4-ის წყალხსნარის ელექტროლიზს, მაშინ:
წყალში გახსნისას
კათოდზე (2Na+) + (2H2O + 2e → H2 + 2OH-) . 2
ანოდზე (SO42-) (2H2O – 4e O O2 + 4H+)
როგორც ვხედავთ, პროცესში მარილის შემადგენელი იონები არ მონაწილეობენ. რომ
შევძლოთ ორივე პროცესის შესაბამისი ტოლობის შეკრება საჭიროა ზედა ტოლობის
გაორკეცება. მაშინ ორივე პროცესში 4 - 4 ელექტრონი მონაწილეობს.
2H2O → 2H2 + O2
ე.ი. პრაქტიკულად ადგილი აქვს წყლის ელექტროლიზს. მარილი კი მხოლოდ
ხსნარისთვის ელექტროგამტარობის მისანიჭებლადაა საჭირო.
ყოველგვარი გართულების გარეშე მიდის მარილთა ნალღობების ელექტროლიზი. მაგ:
NaCl-ის ნალღობის ელექტროლიზი:
გალღობისას
კათოდზე Na+ + e → Na0
ანოდზე 2Cl- - 2e → Cl20
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ანუ 2NaCl → 2Na + Cl2
კათოდზე ანოდზე
ელექტროლიზის მოვლენას სწავლობდა ინგლისელი მეცნიერი ფარადეი. მის მიერ
აღმოჩენილი კანონზომიერებები შეიძლება გაერთიანდეს ერთ ფორმულაში:
m = ЭIt/96500
სადაც m ელექტროლიზის დროს ელექტროდზე გამოყოფილი ნივთიერების მასაა.
Э მოლი ეკვივალენტია და უდრის მოლი/n. n ელემენტის ვალენტობაა.
6. 6
მაგ: ჟანგბადისთვის ეკვივალენტის მასაა 16/2 = 8 გრამი
რკინისთვის – 56 / 2 = 28გ. როცა Fe2+ შესაბამისი ნაერთის ელექტროლიზი ტარ დება და
56 / 3 = 18,67გ, როცა Fe3+ შესაბამისი ნაერთის ელექტროლიზი ტარ დება.
I დენის ძალაა ამპერებში
t ელექტროლიზის დროა წამებში.
96500 ფარადეის რიცხვია. სწორედ 96500 კულონმა ელექტროობამ უნდა გაიაროს
წყალხსნარში ან ნალღობში, რომ ელექტროდებზე 1 ეკვივალენტი ნივთიერება გამოიყოს.
ამოცანა : რამდენი გრამი ვერცხლისწყალი გამოიყოფა კათოდზე ვერცხლის წყლის
სულფატის ელექტროლიზისას, თუ დენის ძალაა 100 ამპ, ხოლო ელექტროლიზი 10 სთ
მიმდინარეობს.
ამოხსნა :
მოც : I = 100 ამპ
t = 10 სთ
––––––––––––––––––––––
უ.გ. m (Hg) = ?
10 სთ = 10 . 60 . 60 = 36000წმ
M (Hg) = 201გ/მოლი
Э (Hg) = 201/2 = 100,5გ
ჩავსვათ ფორმულაში m = ЭIt/96500
შესაბამისი მნიშვნელობები:
პასუხი : m (Hg) = 3749გ
თუ სპილენძის სულფატის ხსნარში ჩავუშვებთ ანოდს, რომელიც სპილენძისაგანაა
დამზადებული და ჩავატარებთ ელექტროლიზს, მაშინ ანოდიდან ხსნარში გადადიან
სპილენძის იონები, რომლებიც მიემართებიან კათოდისაკენ და განიცდიან აღდგენას. . ამ
პროცესს ეწოდება “ელექტროლიზი ხსნადი ანოდით”
ანოდზე: Cuo- 2 e → Cu+2
კათოდზე: Cu+2+ 2 e → Cuo
ამ გზით ნედლი (მინარევების შემცველი) სპილენძი “იხსნება” და შემდეგ სუფთა
სახით “ილექება” კათოდზე. ანალოგიურად ახდენენ სხვა ფერადი მეტალების
გასუფთავებასაც (რაფინირება)
საშინაო დავალება :
7. 7
1. რა გამოიყოფა კათოდზე და ანოდზე HgCl2-ის წყალხსნარის ელექტროლიზისას?
პასუხი დაასაბუთეთ.
2. ვერცხლის ნიტრატის წყალხსნარის ელექტროლიზის დროს კათოდზე ვერცხლი,
ხოლო ანოდზე ჟანგბადი გამოიყოფა. გამოთვალეთ ამ ნივთიერებათა მასა, თუ I
= 50 ამპ, t = 1 სთ.
