Elektrolýza

1. Elektrolýza (interaktivní prezentace s animací a testem)

2. MENU – elektrický proud v kapalinách (0) Úvod (1) Opakování předchozího učiva (2) Vysvětlení nových pojmů (3) Elektrolýza (4) Zápis učiva (5) Využití elektrolýzy (6) Procvičení učiva (7) Odkazy na doplnění učiva (8) Seznam použité literatury a zdrojů

3. (0) Úvod - Elektrický proud v kapalinách Elektrický proud v kapalinách je možný jen tehdy, vyskytují-li se v kapalině volné částice s elektrickým nábojem. Samotná existence volných nosičů náboje (iontů) však pro vznik elektrického proudu nestačí. V elektrolytu je třeba vytvořit elektrické pole, které působí elektrickými silami na ionty a uvádí je do uspořádaného pohybu. MENU

4. (1) Opakování předchozího učiva Odpověz si postupně na otázky: 1.) Které částice tvoří elektrický proud v kovovém vodiči? volné elektrony 2.) Která známá kapalina vede elektrický proud? voda 3.) Která kapalina nevede elektrický proud? destilovaná voda 4.) Co musí obsahovat kapalina, aby jí mohl procházet elektrický proud? volné částice s elektrickým nábojem 5.) Jak vznikne z atomu kladný iont? atom odevzdá 1 nebo více elektronů 6.) Jak vznikne z atomu záporný iont? atom přijme 1 nebo více elektronů MENU

5. + – Cl– Cl– Cl– Cl– Cl– Cl– Cl– Cl– Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ C C (2) Vysvětlení nových pojmů Elektrolyty rozumíme roztoky kyselin, zásad a solí (nebo jejich taveniny), které vedou elektrický proud (VIDEO1). Do vaničky s destilovanou vodou ponoříme dvě uhlíkové elektrody Destilovaná voda nevede elektrický proud. Rozpuštěním chloridu sodného NaCl v destilované vodě vznikne elektrolyt, kterým elektrický proud prochází. Žárovka se rozsvítí. Vodivost elektrolytu je způsobena kladnými ionty (kationtynapř. Na+) a zápornými ionty (anionty např. Cl–). MENU

6. SO42– SO42– SO42– H+ H+ H+ H+ H+ H+ (2) Vysvětlení nových pojmů Elektrolytická disociace je rozpad látky na ionty. Příklad disociace kyseliny: Kationt H+ nese jeden elemen-tární náboj, v roztoku ale nemůže samostatně existovat a vytváří s molekulou vody oxoniový ion H3O+. Aniont SO42– nese dva elemen-tární náboje Příklad disociace zásady: Draslíkový kationt K+ i hydroxidový aniont OH– nesou jeden elementární náboj. Příklad disociace soli (VIDEO 2): MENU Sodíkový kationt Na+ i chloridový aniont Cl– nesou jeden elementární náboj.

7. katoda– anoda + + – + aniont kationt (2) Vysvětlení nových pojmů Při vložení dvou kovových elektrod do elektrolytu, připojených ke svorkám stejnosměrného zdroje napětí, vzniká v elektrolytu mezi elektrodami elektrické pole. To vyvolá usměrněný pohyb iontů. Kladné ionty (kationty) se začnou pohybovat ke katodě (elektroda připojená k záporné svorce zdroje), záporné ionty (anionty) se pohybují k anodě (elektroda připojená ke kladné svorce zdroje) (VIDEO3). MENU

8. (3) Elektrolýza Ionty, které dorazí v elektrolytu k elektrodě jí odevzdají svůj náboj a mění se v neutrální atomy (molekuly) které se na povrchu elektrody vyloučí nebo jinak chemicky reagují s elektrolytem či elektrodou. Elektrolýzou rozumíme látkové změny vyvolané při průchodu proudu elektrolytem na elektrodách. Tím se elektrický proud v kapalinách liší od elektrického proudu v kovech, neboť tam k přenosu látky vodičem nedochází. MENU

9. Kationty Cu2+  přijmou na katodě 2 elektrony, čímž se z nich stane neutrální atom Cu.Na katodě se vylučuje měď. Na anodě reaguje SO42-s materiálem anody a zároveň odevzdá anodě 2 elektrony. Reakcí vzniká síran měďnatý. Při této elektrolýze se koncen- trace roztoku nemění(VIDEO4). Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ SO42- SO42- SO42- – e– e– e– e– e– e– e– e– e– e– e– e– + Cu Cu C Cu CuSO4 CuSO4 (3) Elektrolýza síranu měďnatého CuSO4 Do nádoby s roztokem síranu měďnatého (CuSO4 modrá skalice) pono- říme uhlíkovou katodu a měděnou anodu. Síran měďnatý se rozloží na kationty Cu2+a anionty SO42-. V elektrickém poli mezi elektrodami jsou kationty Cu2+ přitahovány ke katodě (záporné elektrodě) a anionty SO42–k anodě. MENU

10. H2SO4 O2 H2 anoda katoda + – (3) Elektrolýza vody Elektrolýza vody probíhá v Hofmannově přístroji. Obě elektrody jsou z platiny a elektrolytem je zředěná kyselina sírová H2SO4 (VIDEO5). Disociací molekul kyseliny sírové vznikají v roztoku kladné ionty vodíku H+ a záporné ionty SO42−. Vodíkové kationty se pohybují k záporné elektrodě (katodě), od které přijímají elektron a vylučují se jako plynný vodík H2. Anionty SO42− se pohybují ke kladné elektrodě (anodě), které odevzdají své elektrony a elektricky neutrální molekula SO4 reaguje s vodou na H2SO4 a vzniká O2. Počet molekul vodíku vyloučeného na katodě je 2x větší než počet molekul kyslíku vyloučeného na anodě. (VIDEO6) MENU

11. Při elektrolýze chloridu sodného vzniká hydroxid sodný, vodík a chlor: 2 NaCl + 2 H2O 2NaOH + H2 + Cl2NaCl disociuje na kationty Na+ a anionty Cl–. H2 NaOH NaOH Na+ Na+ Na+ Na+ Cl– Cl– Cl– H2O H2O – + Na katodě přijmou kationty sodíku jeden elektron. Reagují s vodou za vzniku hydroxidu sodného a vodíku: 2Na++ 2H2O + 2e-  2NaOH + H2 Na anodě odevzdají anionty chloru elektron. Vzniklé molekuly chlóru unikají z elektrolytu ve formě drobných bublinek. 2Cl- – 2e-  Cl2 Na katodě je vylučován vodík H2a na anodě chlór Cl2. Cl2 e– e– e– e– e– e– e– e– e– e– e– e– e– C C (3) Elektrolýza chloridu sodného MENU

12. (3) Elektrolýza - animace MINISTERE DE LA COMMUNAUTE FRANCAISE DE BELGIQUE Elektrolýza chloridu měďnatého Formateur CAF : P. COLLETTE Inspecteurs : Ph. ARNOULD - J. FURNEMONT 2001 překlad do českého jazyka MENU

13. (4) Zápis učiva – doplň chybějící slova ……………rozumíme roztoky kyselin, zásad a solí (nebo jejich taveniny), které vedou elektrický proud. Elektrolyty Vodivost elektrolytu je způsobena………………………….. - rozpadem látky na kladné (….….......) a záporné ionty (………...). elektrolytickou disociací kationty anionty Při vložení ……….. do elektrolytu, připojených ke svorkám stejnosměrného zdroje napětí, vzniká v elektrolytu mezi elektrodami ……….….……, které vyvolá usměrněný pohyb iontů k elektrodám. elektrod elektrické pole Kladné ionty (kationty) se pohybují ke ……….. (záporná), záporné ionty (anionty) se pohybují k …….…(kladná). katodě anodě Látkové změny vyvolané při průchodu proudu elektrolytem na elektrodách nazýváme …………….. MENU elektrolýza

14. (5) Využití elektrolýzy Elektrolýza má široké technické využití: • Výroba chlóru • Rozklad různých chemických látek (elektrolýza vody) • Elektrometalurgie - výroba čistých kovů (hliník z Al2O3, Na z NaOH ) • Elektrolytické čištění kovů - rafinace (zinek, nikl) • Galvanické pokovování pokrývání předmětů vrstvou kovu (chromování, niklování, zlacení) • Galvanoplastika - kovové obtisky předmětů, např. pro výrobu odlévacích forem • Polarografie - určování chemického složení látky pomocí změn elektrického proudu procházejícího roztokem zkoumané látky • Akumulátory - nabíjení chemického zdroje elektrického napětí průchodem elektrického proudu • Elektrolytický kondenzátor – katoda je tvořena elektrolytem, má velkou kapacitu, náchylný je na zapojení s opačnou polaritou MENU

15. (6) Procvičení učiva 1.) Roztok cukru v destilované vodě a) je elektrický izolant b) není elektrický izolant c) vede elektrický proud d) je elektrický vodič MENU

16. SPRÁVNĚ !!!

17. (6) Procvičení učiva 2.) Roztok kuchyňské soli v destilované vodě a) je elektrický izolant b) není elektrický izolant c) nevede elektrický proud MENU

18. SPRÁVNĚ !!!

19. (6) Procvičení učiva 3.) Elektrický proud v roztoku modré skalice je tvořen usměrněným pohybem a) volných elektronů b) pouze volných kationtů • pouze volných aniontů d) volných iontů MENU

20. SPRÁVNĚ !!!

21. (6) Procvičení učiva 4.) Elektroda připojená ke kladnému pólu zdroje se nazývá: a) dioda b) anoda c) katoda d) elektrolýza MENU

22. SPRÁVNĚ !!!

23. (6) Procvičení učiva 5.) Destilovaná voda je a) vodič b) polovodič c) izolant MENU

24. SPRÁVNĚ !!!

25. (6) Procvičení učiva 6.) Vylučování látek na elektrodách nazýváme a) elektrolytická disociace b) elektrolýza c) elektrické pole d) elektrolyt MENU

26. SPRÁVNĚ !!!

27. (6) Procvičení učiva 7.) Elektrolytem je roztok síranu měďnatého, elektrody jsou z mědi a uhlíku. Pokud zapojíme uhlíkovou elektrodu jako katodu, tak se: a) uhlíková elektroda pokryje mědí b) měď vylučuje na měděné elektrodě c) obě elektrody pokryjí mědí d) měď vylučuje v elektrolytu MENU

28. SPRÁVNĚ !!!

29. (6) Procvičení učiva KONEC TESTU MENU

30. (7) Odkazy na doplnění učiva Animace a aplety: http://cc.uni-paderborn.de/lehrveranstaltungen/_aac/vorles/skript/kap_11/kap11_3/elyse.html http://phet.colorado.edu/simulations/soluble-salts/soluble-salts.jnlp Prezentace: http://chemickeprezentace.ic.cz/Elektrolyza.pdf Texty: http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrol%C3%BDzacs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%BD_proud_v_kapalin%C3%A1ch http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%BD_proud_v_kapalin%C3%A1ch http://fyzika.jreichl.com/index.php?sekce=browse&page=280 http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrolyt http://fyzika.jreichl.com/index.php?sekce=browse&page=278 Hry na procvičení: MENU http://www.spszl.cz/~vascak/modules/testy/milionar/milionar.php?tema=400

31. (8) Seznam použité literatury a zdrojů LEPIL, O. Fyzika pro gymnázia, Elektřina a magnetismus. 5. přepracované vydání Praha: Prometheus 2000.ISBN 80-7196-202-3.LEPIL, O. Fyzika. Sbírka úloh pro střední školy.1. vydání Praha: Prometheus 1995ISBN 80-7196-048-9 Animace elektrolýzy: Formateur CAF : P. COLLETTE Inspecteurs : Ph. ARNOULD - J. FURNEMONT2001 Odkazy na videa: http://www.youtube.com/watch?v=Nb1wncj5L6s&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=EBfGcTAJF4ohttp://groups.uni-paderborn.de/cc/lehrveranstaltungen/_aac/vorles/skript/kap_11/kap11_3/elyse.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=Q62UfP-ZADY&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=IxANIkNjUv0&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=OTEX38bQ-2w&feature=relatedObrázky:http://arab-training.com/vb/t10359.htmlhttp://www.cksinfo.com/signssymbols/pointing/index.htmlFotografie: Mgr. Čestmír Krejčí MENU

32. KONEC MENU

33. ŠPATNĚ !!! Vraťte se kliknutím na šipku. MENU