ΧΗΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΧΗΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΧΗΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Είδαμε ότι,όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από μεταλλικούς αγωγούς,προκαλεί θερμικά αποτελέσματα.Ας εξετάσουμε τι συμβαίνει σ’ ένα υγρό.

 Αυτό μπορούμε να το διαπιστώσουμε εύκολα.Συνδέουμε μια μπαταρία με ένα λαμπάκι έτσι ώστε το λαμπάκι να ανάβει.Κατόπιν σε κάποιο σημείο κόβουμε το σύρμα σύνδεσης και βυθίζουμε τα ελεύθερα άκρα του σε ένα δοχείο με καθαρό νερό.Τα άκρα που συνδέονται με το θετικό και τον αρνητικό πόλο της πηγής λέγονται θετικό και αρνητικό ηλεκτρόδιο αντίστοιχα.Παρατηρούμε ότι το λαμπάκι δεν ανάβει.Συμπεραίνουμε ότι το καθαρό νερό δεν είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος.

α) Το καθαρό νερό δεν είναι αγωγός.
β) Αντίθετα το διάλυμα του χλωριούχου νατρίου (αλάτι) επιτρέπει τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος

 Αν διαλύσουμε αλάτι σε νερό και επαναλάβουμε το προηγούμενο πείραμα,παρατηρούμε ότι το λαμπάκι ανάβει.Την ίδια συμπεριφορά παρουσιάζουν τα υδατικά διαλύματα ουσιών που ονομάζονται ηλεκτρολύτες και συνήθως είναι οξέα,βάσεις και άλατα.
 Τα διαλύματα αυτά ονομάζονται και ηλεκτρολυτικά.

ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΙΝΑΙ ΑΓΩΓΟΙ

 Όταν δύο άτομα πλησιάσουν αρκετά μεταξύ τους,είναι δυνατόν ηλεκτρόνια της εξωτερικής τροχιάς του ενός να μετακινηθούν στην εξωτερική τροχιά του άλλου.Τότε το ένα άτομο μετατρέπεται σε θετικό ιόν και το άλλο σε αρνητικό.Μεταξύ των ιόντων αναπτύσσεται ισχυρή ηλεκτρική ελκτική δύναμη.Με αυτό τον τρόπο ιόντα νατρίου και χλωρίου συγκρατούνται μεταξύ τους στο χλωριούχο νάτριο (μαγειρικό αλάτι).

Ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από το άτομο του νατρίου στο άτομο του χλωρίου.Έτσι σχηματίζεται ένα θετικό ιόν νατρίου και ένα αρνητικό ιόν χλωρίου

 Επειδή η αλληλεπίδραση μεταξύ ιόντων είναι ισχυρή,σε συνηθισμένη θερμοκρασία οι ιοντικές ενώσεις είναι στερεά και σχηματίζουν κρυστάλλους.Στις στερεές ιοντικές ενώσεις τα ιόντα δεν έχουν τη δυνατότητα να κινούνται ελεύθερα και επομένως οι ενώσεις αυτές δεν είναι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος.Όταν όμως το χλωριούχο νάτριο διαλύεται σε νερό,μόρια νερού παρεμβάλλονται μεταξύ των ιόντων του.Η μεταξύ τους αλληλεπίδραση εξασθενεί οπότε ο κρύσταλλος καταστρέφεται και τα ιόντα του χλωρίου και του νατρίου μπορούν να κινούνται ελεύθερα μέσα στο διάλυμα.Στο πείραμα που παριστάνεται στην εικόνα τα θετικά ιόντα του νατρίου έλκονται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο και τα αρνητικά ιόντα του χλωρίου από το θετικό.Οι ελκτικές δυνάμεις προκαλούν κίνηση των ιόντων προς τα ηλεκτρόδια και στο διάλυμα δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα.

Κρύσταλλοι χλωριούχου νατρίου

 Σε άλλα ηλεκτρολυτικά διαλύματα, όπως των οξέων,τα θετικά και τα αρνητικά ιόντα δεν προΰπάρχουν,αλλά δημιουργούνται ως αποτέλεσμα της διάλυσής τους στο νερό.

ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

 Συγχρόνως με τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από το διάλυμα του χλωριούχου νατρίου,χημικές μεταβολές συμβαίνουν στην επιφάνεια των ηλεκτροδίων.Παρατηρούμε ότι φυσαλίδες αερίου εμφανίζονται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο,ενώ το διάλυμα κοντά στο θετικό ηλεκτρόδιο θολώνει.

Από το διάλυμα του χλωριούχου νατρίου διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Στα ηλεκτρόδια συμβαίνουν χημικές μεταβολές. Η ηλεκτρική ενέργεια μετασχηματίζεται σε χημική

 Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ηλεκτρόλυση.
 Ηλεκτρόλυση είναι η ηλεκτροχημική διεργασία κατά την οποία πραγματοποιούνται οξειδοαναγωγικές χημικές αντιδράσεις με κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.
 Μια ποσότητα NaCl θερμαίνεται και διατηρείται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από το σημείο τήξης του NaCl,ώστε να μείνει σε υγρή κατάσταση.Δύο αδρανή ηλεκτρόδια εισάγονται στο τήγμα και μια πηγή συνεχούς ρεύματος συνδέεται με τα ηλεκτρόδια.Με την εφαρμογή κατάλληλης διαφοράς δυναμικού μεταξύ των ηλεκτροδίων λαμβάνουν χώρα οι ακόλουθες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.Στην κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο),όπου υπάρχει περίσσεια ηλεκτρονίων οδεύουν λόγω έλξης τα κατιόντα Na+.

Διαγραμματική απεικόνιση ηλεκτρόλυσης τήγματος NaCl.Στην κάθοδο γίνεται αναγωγή και σχηματίζεται νάτριο.Στην άνοδο γίνεται οξείδωση και ελευθερώνεται χλώριο

 Φθάνοντας εκεί προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια (αναγωγή) και μεταπίπτουν σε ουδέτερα άτομα:

                                                                               2Na+ + 2e- → 2Na

 Στην άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο), όπου υπάρχει έλλειψη ηλεκτρονίων οδεύουν τα ανιόντα Cl-.Εκεί,αποβάλλουν ηλεκτρόνια (οξείδωση) οπότε μεταπίπτουν σε ουδέτερα ασταθή άτομα και στη συνέχεια συνδέονται ανά δύο σχηματίζοντας μόρια χλωρίου:

                                                                               2Cl- - 2e- → 2Cl → Cl2

 Κατά την ηλεκτρόλυση πάνω ή γύρω από τα ηλεκτρόδια πραγματοποιούνται χημικές αντιδράσεις κατά τις οποίες σχηματίζονται διάφορα στοιχεία ή χημικές ενώσεις στα οποία αποθηκεύεται χημική ενέργεια.Από πού προήλθε αυτή η ενέργεια;Αιτία της ηλεκτρόλυσης είναι η διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος από το ηλεκτρολυτικό διάλυμα.Κατά την ηλεκτρόλυση,για παράδειγμα στην επαναφόρτιση μιας μπαταρίας αυτοκινήτου,η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε χημική.Η αντίθετη μετατροπή συμβαίνει βέβαια όταν η μπαταρία λειτουργεί ως ηλεκτρική πηγή.