Dalam elektrolisis, arus terus melalui elektrolit (sebatian ion yang lebur atau terlarut) dengan menggunakan dua elektrod. Anod disambung kepada terminal positif dan katod kepada terminal negatif. Elektron bergerak dalam wayar, ion bergerak dalam elektrolit.
Ini pelajaran pertama dalam penaakulan elektrolisis. Ia memerlukan idea tentang ion daripada ikatan dan struktur dan muncul dalam hampir setiap soalan elektrolisis seterusnya.
Apakah fungsi setiap bahagian?
Bayangkan sel sebagai litar yang mempunyai ruang kosong di tengah, dan ion perlu merapatkan ruang itu.
| Bahagian | Fungsi | Apa yang bergerak |
|---|---|---|
| Bekalan kuasa | Menolak elektron mengelilingi litar | Elektron dalam wayar |
| Katod (negatif) | Menerima elektron; ion positif tiba di sini dan menerimanya | Elektron masuk, kation ditarik |
| Anod (positif) | Melepaskan elektron kepada litar; ion negatif tiba di sini dan melepaskannya | Elektron keluar, anion ditarik |
| Elektrolit | Mengalirkan arus melalui ion bebas | Ion dalam cecair |
Ion positif (kation) ditarik ke katod yang negatif. Ion negatif (anion) ditarik ke anod yang positif. Sebab itulah logam atau hidrogen terbentuk di katod.
Mengapa ion mesti bebas?
Sebatian ion pepejal mempunyai ion yang terkunci dalam kekisi, jadi ia tidak mengalirkan arus. Apabila dilebur atau dilarutkan dalam air, ion dapat bergerak. Hanya selepas itu litar dapat dilengkapkan.
Elektrod lengai (inert) seperti grafit atau platinum membawa elektron tetapi tidak bertindak balas. Elektrod aktif, contohnya kuprum dalam kuprum(II) sulfat, boleh mengambil bahagian dan berubah jisim. Pelajaran kes akueus dan lebur dalam skop menggunakan perbezaan ini.
Contoh berlangkah
Sebuah sel mengandungi zink klorida lebur, ZnCl₂, dengan elektrod grafit. Elektrod X disambung kepada terminal positif dan elektrod Y kepada terminal negatif. Namakan setiap elektrod, nyatakan ion yang bergerak ke setiap satu dan terangkan mengapa elektrolit mesti lebur.
Langkah 1, nama elektrod: X disambung kepada terminal positif, maka X ialah anod. Y ialah katod.
Langkah 2, gerakan ion: ion yang ada ialah Zn²⁺ dan Cl⁻. Zn²⁺ positif, jadi ia bergerak ke katod Y. Cl⁻ negatif, jadi ia bergerak ke anod X.
Langkah 3, sebab lebur: zink klorida pepejal mempunyai ion tetap dalam kekisi. Apabila lebur, ion bebas bergerak dan membawa arus.
Langkah 4, elektron: elektron bergerak melalui wayar daripada anod ke katod (melalui bekalan kuasa), bukan melalui cecair.
Hasil tindak balas dibincangkan dalam meramal hasil elektrolit lebur.
Kesilapan yang perlu dielakkan
Kesilapan biasa ialah menulis bahawa “anod negatif kerana menarik ion positif”, atau mengatakan elektron mengalir melalui elektrolit.
Jawapan yang salah: “Zn²⁺ bergerak ke anod kerana elektron mengalir melalui cecair.”
Ini mencampuradukkan dua jenis gerakan dan cas elektrod.
Pembetulannya ialah menentukan elektrod daripada terminal bekalan kuasa dahulu. Di sini anod positif, jadi ia menarik Cl⁻ yang negatif. Ion bergerak dalam cecair; elektron bergerak dalam wayar.
Semak diri anda
1. Satu elektrod disambung kepada terminal negatif bekalan. Adakah ia anod atau katod, dan jenis ion apa yang bergerak ke arahnya?
Lihat jawapan
Ia ialah katod, dan ion positif (kation) bergerak ke arahnya.
2. Terangkan mengapa natrium klorida pepejal tidak mengalirkan arus tetapi natrium klorida lebur boleh.
Lihat jawapan
Dalam pepejal, ion Na⁺ dan Cl⁻ terikat pada kedudukan tetap dalam kekisi. Apabila lebur, ion itu bebas bergerak dan membawa cas melalui cecair.
3. Mengapa elektrod grafit dikatakan lengai?
Lihat jawapan
Ia mengalirkan elektron ke dan daripada elektrolit tetapi tidak bertindak balas atau larut semasa elektrolisis.
Langkah seterusnya
Seterusnya, ramalkan hasil elektrolit lebur yang mudah dengan menanyakan ion mana tiba di elektrod mana. Guru mol dan nisbah persamaan dan pelatih penaakulan imbangan persamaan menyokong kerja persamaan kemudian.
Sesetengah murid boleh melabel gambar rajah tetapi kehilangan markah apabila soalan meminta penerangan tentang gerakan. Jurang seperti itulah yang dicari guru kami dalam tuisyen Kimia dalam talian satu dengan satu.