Basisprincipes van elektrolyse

* Elektrolyse: Het proces waarbij elektrische stroom wordt gebruikt om een niet-spontane chemische reactie op gang te brengen.

* Kathode: De negatief geladen elektrode waar reductie (versterking van elektronen) optreedt.

* Anode: De positief geladen elektrode waar oxidatie (verlies van elektronen) optreedt.

De reacties

Tijdens de elektrolyse van NaCl treden de volgende reacties op:

* Bij de kathode (reductie):

* 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) Dit is de reductie van water tot waterstofgas.

* Aan de anode (oxidatie):

* 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ Dit is de oxidatie van chloride-ionen om chloorgas te vormen.

Waarom waterstof, en niet natrium?

1. Elektrochemische reeks: De elektrochemische reeks (of activiteitsreeks) vermeldt metalen in volgorde van hun reactiviteit. Natrium is een zeer reactief metaal, wat betekent dat het gemakkelijk elektronen verliest. Waterstof is minder reactief.

* Het is waarschijnlijker dat natrium wordt geoxideerd (elektronen verliest) aan de anode, NIET aan de kathode.

* Het is waarschijnlijker dat waterstof wordt gereduceerd (elektronen winnen) aan de kathode.

2. Overpotentieel: De overpotentiaal is de extra spanning die nodig is om de energiebarrière te overwinnen om een reactie te laten plaatsvinden. Het overpotentiaal voor de reductie van natriumionen is aanzienlijk hoger dan dat voor de reductie van water. Dit maakt de reductie van water tot waterstof het gunstiger proces aan de kathode.

Samenvatting

* Elektrochemische reactiviteit: Waterstof is minder reactief dan natrium, waardoor het waarschijnlijker is dat het aan de kathode wordt gereduceerd.

* Overpotentieel: Het overpotentieel voor waterstofreductie is lager, waardoor de vorming ervan wordt bevorderd ten opzichte van natrium.

Opmerking: Als u een kwikkathode zou gebruiken, zou de overpotentiaal voor natriumreductie worden verlaagd en zou er natriummetaal geproduceerd kunnen worden aan de kathode. Dit is echter een zeer gevaarlijk proces.