[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 1 AF 8
L
L
A
A
V
V
E
E
T
T
A
A
F
F
:
:
R
R
A
A
S
S
M
M
U
U
S
S
E
E
,
,
2
2
.
.
B
B
[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 2 AF 8
F
F
O
O
R
R
M
M
Å
Å
L
L
Formålet med denne øvelse er:
At lave elektrolyse af nogle forskellige salte.
At redegøre for de processer der foregår henholdsvis ved katoden og anoden.
T
T
E
E
O
O
R
R
I
I
Elektrolyse er når man sender elektricitet gennem en opløsning af ioner. For at gøre det
skal man have en spændingskilde og to elektroder der skal være lavet af et elektrisk le-
dende materiale (f.eks. kul eller kobber). Når man sender elektricitet gennem en ionopløs-
ning vil de positive ioner søge over til den negative elektrode - katoden, hvor de vil optage
en elektron (reduktion). Negative ioner søge over til den positive elektrode – anoden, hvor
de vil afgive en elektron (oxidation). Derfor vil det, så længe der er ioner til stede i opløs-
ningen, virke som om der sker en elektronoverførsel. Da de positive ioner bevæger sig
mod katoden kaldes de også kationer, mens de negative kaldes anioner, da de bevæger
sig mod anoden. De positive ioner kaldes også for metalioner, da disse næsten altid er
metaller. Hvis ikke de er metaller, kan de f.eks. være hydrogenioner eller ammoniumioner
(NH
4
+
).
Ved katoden foregår der som sagt reduktionsprocesser. Der skelnes mellem tre typer af
reduktionsprocesser:
1. Afladning af metalioner:
M
n+
+ n e
-
M
2. Afladning af hydrogenioner:
2 H
+
+ 2 e
-
H
2
3. Sønderdeling af vand:
2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 3 AF 8
Ved anoden foregår der oxidationsprocesser. Her skelnes også mellem tre forskellige pro-
cesser:
1. Afladning af anioner:
X
n-
X + n e
-
2. Sønderdeling af vand:
2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
3. Opløsning af anoden:
M M
n+
+ n e
-
Her nogle eksempler på elektrolyse:
1) FeCl
2
-opløsning med kulelektroder:
Katodeproces: Fe
2+
+ 2 e
-
Fe og vandsønderdeling
2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
(pH stiger)
Anodeproces: 2 Cl
-
Cl
2
+ 2 e
-
og vandsønderdeling
2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
(pH falder)
2) H
2
SO
4
-opløsning med kulelektroder:
Katodeproces: 4 H
+
+ 4 e
-
2 H
2
Det er en syreopløsning. Derfor er katodeprocessen en afladning
af H
+
-ioner.
Anodeproces: 2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
(pH falder)
Anodeprocessen er en vandsønderdeling, da de sammensatte io-
ner (SO
4
2-
, CO
3
2-
, NO
3
-
, PO
4
3-
) ikke kan aflades ved elektrolyse.
[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 4 AF 8
3) KBR-opløsning med kulelektroder:
Katodeproces: 2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
(pH stiger)
Det er vandsønderdeling fordi alle metalioner der står højere end
Na i spændingsrækken (incl. Na) er så svære at aflade ved elek-
trolyse at vandet lettere sønderdeles.
Anodeproces: 2 Br
-
Br
2
+ 2 e
-
4) NaNO
3
-opløsning med kulelektroder:
Katodeproces: 2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
(pH stiger)
Det er vandsønderdeling fordi alle metalioner der står højere end
Na i spændingsrækken (incl. Na) er så svære at aflade ved elek-
trolyse at vandet lettere sønderdeles.
Anodeproces: 2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
(pH falder)
Anodeprocessen er en vandsønderdeling, da de sammensatte io-
ner (SO
4
2-
, CO
3
2-
, NO
3
-
, PO
4
3-
) ikke kan aflades ved elektrolyse.
Man skal huske at gange katode og anodeprocesserne op således at det overførte antal
stemmer med hinanden.
Elektrolyse anvendes hovedsageligt til at fremstille grundstoffer, ud fra forbindelser der er
svære at behandle med almindelige kemiske metoder. Især metaller fra 1. og 2. hoved-
gruppe samt aluminium bliver fremstillet ved elektrolyse.
M
M
A
A
T
T
E
E
R
R
I
I
A
A
L
L
E
E
R
R
Se øvelsesvejledning.
[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 5 AF 8
F
F
O
O
R
R
S
S
Ø
Ø
G
G
S
S
B
B
E
E
S
S
K
K
R
R
I
I
V
V
E
E
L
L
S
S
E
E
Se øvelsesvejledning.
R
R
E
E
S
S
U
U
L
L
T
T
A
A
T
T
E
E
R
R
/
/
D
D
I
I
S
S
K
K
U
U
S
S
S
S
I
I
O
O
N
N
Nr.
Formel
pH
før
Anode
pH, udfældning af fast
stof, gasudvikling.
Katode
pH, udfældning af fast
stof, gasudvikling.
1
Coboltchlorid
CoCl
2
6
pH 2-3 pga. vandsønder-
deling (H
+
). Lidt fast stof,
muligvis kulstøv. Lidt gas
(Cl
2
og O
2
).
pH 8 pga. vandsønderde-
ling (OH
-
, forventet høje-
re). Fast stof, Co. Meget
gas (H
2
).
2
Natriumiodid
NaI
6
pH 2 (og 10??) pga. Vand-
sønderdeling. Gasdannelse
(O
2
og I
2
).
pH (10) pga. vandsønder-
deling. Meget gas (H
2
).
3
Natriumsul-
fat
Na
2
SO
4
7
pH 3 pga. vandsønderde-
ling. Meget gas (O
2
).
pH 9 pga. vandsønderde-
ling. Meget gas (H
2
).
4
Sølvnitrat
AgNO
3
6
pH 3 pga. vandsøndede-
ling. Lidt gas (O
2
).
pH 9 pga. vandsøndede-
ling. Fast stof (Ag).
5
Salpetersyre
HNO
3
*
0
pH 0. Fast stof (gult),
højst sandsynligt opløsning
af kobberelektroden.
pH 0 på trods af vandsøn-
derdeling. Meget gas (H
2
).
* med kobberelektrode. Ved denne elektrolyse var en kraftig varmeudvikling.
[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 6 AF 8
1)
Anodeproces: 2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
(pH falder)
2 Cl
-
Cl
2
+ 2 e
-
C C
4+
+ 4 e
-
Katodeproces: 2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
(pH stiger)
Co
2+
+ 2 e
-
Co
Vandsønderdelingen ses ved at pH stiger og falder ved henholdsvis katoden og anoden,
samt ved den store mænge af gasdannelse. Chlorgassen identificerede vi ved den karakte-
ristiske skarpe lugt. Kulstøvet var en opløsning af anoden. Dette kunne vi se, da det ene-
ste andet der kunne danne fast stof i denne reaktion er cobolt, og denne reaktion foregår
kun ved katoden. Endelig kunne vi ved katoden se at der dannedes fast stof, hvilket vi ud
fra den viden vi har om katodeprocesser bestemte som Co. En grund til at pH ikke var så
høj ved katoden som vi havde forventet, kan være at processen med dannelse af cobolt
har været så stor at vandsønderdelingen ikke har været så stor, hvilket vil medføre en
lavere pH ved katoden.
2)
Anodeproces: 2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
(pH falder)
2 I
-
I
2
+ 2 e
-
Katodeproces: 2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
(pH stiger)
Vandsønderdelingen ses ved at pH stiger og falder ved henholdsvis katoden og anoden,
samt ved den store mænge af gasdannelse. Vi så dog også en samtidig stigning i pH ved
anoden, hvilket vi ikke kunne forklare. Måske har det været nogle OH
-
-ioner der havde
forvildet sig!!
Iodgassen identificerede vi som der står i øvelsesvejledningen. Den er brun/gul når den
er omsat til molekyler eller ioner i opløsningen efter følgende ligevægt:
I
2
+ I
-
I
3
-
Dette var netop hvad vi så i elektrolysekarret.
[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 7 AF 8
3)
Anodeproces: 2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
(pH falder)
Katodeproces: 2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
(pH stiger)
Vandsønderdelingen ses ved at pH stiger og falder ved henholdsvis katoden og anoden.
Der er ingen afladninger hverken ved katoden eller anoden, da SO
4
2-
-ioner og Na
+
-ioner
ikke aflades ved elektrolyse.
4)
Anodeproces: 2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
(pH falder)
Katodeproces: 2 H
2
O + 2 e
-
H
2
+ 2OH
-
(pH stiger)
Ag
+
+ e
-
Ag
Vandsønderdelingen ses ved at pH stiger og falder ved henholdsvis katoden og anoden,
samt ved den store mænge af gasdannelse. Endelig kunne vi ved katoden se at der dan-
nedes fast stof, hvilket vi ud fra den viden vi har om katodeprocesser bestemte som Ag.
5)
Anodeproces: 2 H
2
O O
2
+ 4 H
+
+ 4 e
-
Cu
Cu
2+
+ 2 e
-
Katodeproces: 4 H
+
+ 4 e
-
2 H
2
Katodeprocessen er en afladning af H
+
-ioner, da det er en syreopløsning. Anodeprocessen
er en vandsønderdeling, da SO
4
2-
-ioner ikke kan aflades ved elektrolyse. Desuden dannes
der et fast gult stof. Dette kan kun være en opløsning af anoden, da H
+
-ionerne aflades
og SO
4
2—
ionerne ikke kan. Det efterlader kun kobberelektroderne tilbage.
[navn fjernet] & [navn fjernet] KEMI B/FRV
KEMIRAPPORT - ELEKTROLYSE DATO: 18-4-2001
SIDE 8 AF 8
F
F
E
E
J
J
L
L
K
K
I
I
L
L
D
D
E
E
R
R
/
/
U
U
S
S
I
I
K
K
K
K
E
E
R
R
H
H
E
E
D
D
E
E
R
R
Der var ikke mange fejlkilder ved dette forsøg. Men en enkelt kan dog være:
Elektroderne var ikke skyllet ordentligt inden det næste forsøg blev sat i gang.
K
K
O
O
N
N
K
K
L
L
U
U
S
S
I
I
O
O
N
N
Jeg vil mene at forsøget er vellykket. Der var kun en fejlkilde, som kan have gjort at vores
pH papir ved anoden i nr. 2 viste to så forskellige pH-værdier ved den samme elektrode.
Ved katoden i nr. 1 havde vi forventet en højere pH. Dette mener jeg også at have fundet
en logisk forklaring på.
L
L
I
I
T
T
T
T
E
E
R
R
A
A
T
T
U
U
R
R
L
L
I
I
S
S
T
T
E
E
Kemi 2000 C-niveau, af Helge Mygind, P. Haase & Søns Forlag as, 1994
Kemi 2000 B-niveau, af Helge Mygind, P. Haase & Søns Forlag as, 1995
Gads lille leksikon, 1993