Elektrolýza soľného roztoku

Elektrolýza je rozklad látky pomocou elektrického prúdu. Potrebujeme na ňu zdroj jednosmerného prúdu (batériu), dve elektródy a elektrolyt, teda roztok, v ktorom sa voľne pohybujú ióny.

Čistá voda vedie prúd veľmi slabo. Keď v nej však rozpustíme kuchynskú soľ, rozpadne sa na ióny:

$$\text{NaCl}(s) \rightarrow \text{Na}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq)$$

Po pripojení batérie sa kladné katióny pohybujú k zápornej elektróde (katóde) a záporné anióny ku kladnej elektróde (anóde). Na povrchu elektród potom prebiehajú chemické reakcie a začnú sa tvoriť bublinky plynov.

Ako elektródy nám poslúžia ceruzky zastrúhané z oboch strán. Ich tuha je z grafitu (s prímesou hliny), ktorý vedie elektrický prúd a na rozdiel od väčšiny kovov sa v roztoku takmer nerozpúšťa.

Na katóde (−) elektróny prijímajú molekuly vody. Sodné ióny sa tu nevylučujú, lebo voda sa redukuje oveľa ľahšie. Vzniká vodík a hydroxidové ióny:

$$2\,\text{H}_2\text{O}(l) + 2\,e^- \rightarrow \text{H}_2(g) + 2\,\text{OH}^-(aq) \qquad \text{(redukcia)}$$

Vodík sa redukuje z oxidačného čísla +I na 0. Viac o tomto plyne nájdete v lekcii Vodík.

Na anóde (+) odovzdávajú elektróny chloridové ióny. Vzniká chlór:

$$2\,\text{Cl}^-(aq) \rightarrow \text{Cl}_2(g) + 2\,e^- \qquad \text{(oxidácia)}$$

Chlór sa oxiduje z −I na 0. Časť chlóru sa hneď rozpustí vo vode, preto na anóde býva bubliniek menej ako na katóde. V zriedenom roztoku soli sa na anóde čiastočne vylučuje aj kyslík z vody. O chlóre a jeho príbuzných sa dočítate v lekcii Halogény.

Celý dej môžeme zhrnúť jednou rovnicou:

$$2\,\text{NaCl}(aq) + 2\,\text{H}_2\text{O}(l) \rightarrow 2\,\text{NaOH}(aq) + \text{H}_2(g) + \text{Cl}_2(g)$$

	Katóda (−)	Anóda (+)
čo sa na nej deje	redukcia (prijímanie elektrónov)	oxidácia (odovzdávanie elektrónov)
vznikajúci plyn	vodík H2	chlór Cl2 (a trochu kyslíka)
zmena roztoku	vzniká zásaditý NaOH	slabo kyslý, s rozpusteným chlórom

Zásaditý roztok pri katóde prezradí indikátor. Ak do slanej vody pridáme trochu šťavy z červenej kapusty, pri katóde sa roztok sfarbí dozelena (viac o takýchto indikátoroch v pokuse Kvetinový pH indikátor). Pri anóde sa farba indikátora naopak môže vytrácať, pretože chlór rozpustený vo vode bieli farbivá. Chlór sa prezradí aj slabým zápachom, ktorý poznáme z plavárne.

Ak roztok po skončení premiešame, chlór zreaguje s hydroxidom sodným a vznikne chlórnan sodný NaClO, účinná látka bielidiel:

$$\text{Cl}_2 + 2\,\text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{NaClO} + \text{H}_2\text{O}$$

O tom, čo sú hydroxidy a ako ich pomenúvame, je lekcia Hydroxidy.