Gepubliceerd op 29-01-2021

Electrolyse

betekenis & definitie

Een door Faraday ingevoerde benaming voor de ontleding van een scheikundige verbinding door middel van den galvanischen stroom; ontledende werking van den galvanischen stroom. De stroom wordt bij zijn voortbeweging door metalen (leiders eerste klasse) slechts in warmte omgezet, doch bewerkt bij zijn doorgang door scheikundige verbindingen (leiders tweede klasse) daarenboven nog een scheikundige ontleding, levert alzoo ook chemischen arbeid; de leiders tweede klasse worden electrolyten geheeten. Electrolytische geleiding treedt in het bijzonder op bij vloeibare lichamen; vaste scheikundige verbindingen moeten, om electrolyten te zijn, in den regel gesmolten of in eenige vloeistof opgelost, gasvormige door een vloeistof geabsorbeerd worden; intusschen is b.v. glas ook in den vasten toestand een leider tweede klasse. Vloeibare chemische lichamen die door den galvanischen stroom niet ontleed worden geleiden hem ook niet.

Om de E. te bewerkstelligen dompelt men de einden van de metallieke leidingsdraden, welke uitgaan van de tegenovergestelde polen van het apparaat waarmede de stroom wordt voortgebracht, in den electrolyt. Aan deze einden, e.ledrode.n geheeten, derhalve aan de grenzen tusschen de leiders eerste en tweede klasse, scheiden zich dan de beide producten der eiectrolyse, de jonen of jonten, af, en wel aan de positieve pool of de anode het negaiief product, anion genoemd, en aan de negatieve pool, de kathode, het positieve product, kation geheeten. Wanneer eenzelfde stroom achtereenvolgens op een reeks van oplossingen werkt, staan de gewichten der afzonderlijke bestanddeelen in dezelfde verhouding als hunne chemische equivalenten (wet van Faraday). Wil men de jonen in den vrijen toestand te voorschijn doen komen, zoo moeten kathode en anode uit zulke leiders eerste klasse bestaan die met de afgescheiden jonen geen scheikundige verbinding vormen, en verder mogen als oplossingmiddelen der electrolyten geen chemische lichamen gekozen worden die zich met de jonen omzotten. Electrolyten die uit slechts twee elementaire stoffen bestaan, leveren als jonen weer de vrije elementen op, van welke het zich aan de negatieve pool afscheidende kation het electropositieve, en het aan de positieve pool verschijnende anion de electro-negatieve is. Zoo ontwikkelt zich bijv. bij de electrolyse van gesmolten keukenzout, wanneer de pooleinden uit graphietachtige kool bestaan, aan de anode gasvormig chloor, terwijl de kathode met metalliek natrium overtrokken wordt. Uit meer dan twee elementen bestaande eleetrolyten leveren echter hoogstens één chemisch eenvoudige jone, terwijl de andere uit een groep van elementair-atomen bestaat, die in den vrijen toestand meestal niet bestendig is, maar zich in meerdere producten splitst. Zoo ontstaan bijv. bij de electrolyse van gesmolten zwavelzure natrium, Na2 S04, aan de kathode twee atomen natrium-metaal, terwijl aan de anode de groep S04 verschijnt, die zich echter onmiddellijk in zwavelzuur-anhydrid en zuurstof ontbindt. Wanneer het middel waarin de vaste lichamen opgelost worden, om als electrolyten te kunnen dienen, een verbinding is die door een of beide jonen scheikundig omgezet wordt, zoo volgen op de electrolyse onmiddellijk chemische veranderingen, welke andere, z.g. secundaire producten leveren. Bij de electrolyse b.v. van een waterige keukenzout-oplossing zet het positieve kation, het natrium-metaal, zich met het water onmiddellijk tot natrium-hydroxyd en waterstofgas om. terwijl het chloor grootendeels als zoodanig vrij wordt.

Zwavelzuur koper in waterige oplossing w'ordt ontleed in onveranderd blijvend metalliek koper aan de kathode (primair product der electrolyse) en de groep SO4, die zich in O en SO3, splitst, waarop SO3; zich met water tot zwavelzuur (secundair product) vereenigt.

Zwavelzure natrium in waterige oplossing daarentegen levert bij de electrolyse louter secundaire producten, daar beide primaire (Na2 en SO4) op het water werken:

De secundaire producten zijn derhalve hier aan de kathode natriumhydraat en waterstofgas, aan de anode daarentegen zwavelzuur en zuurstofgas. Een waterige oplossing van zwavelzuur alleen, geeft dientengevolge als ontledingsproducten slechts de elementen van het water of 2H2 als primair en O2 als secundair product; nevens het laatste ontstaat uit SOs onder opneming van 2H2O steeds weder zwavelzuur, dat opnieuw ontleed wordt zoolang nog water voorhanden is. Ook bij bangeren duur van het proces vindt men zoodoende de hoeveelheid zwavelzuur onverminderd, terwijl het water vermindert doordat zich aan beide polen gasvonnige elementen ontwikkelen, die afzonderlijk opgezameld en gemeten kunnen worden. Een eenvoudig apparaat voor een zoodanige ontledingvan water vertoont nevenstaande figuur; het bestaat uit een trechtervorm.glazen kom A dietendeele gevuld is met water, waarin om het geleidend vermogen te verhoogen eenig zwavelzuur is opgelost ; in dit water staan twee met hetzelfde water ge vulde klokjes of reageerbuisjes hen o: door den bodem der kom A loopen luchtdicht en van elkander geisoleerd, twee platinadraden, die in de klokjes eindigen en buiten de kom A in verbinding worden gebracht met de leiditigsdraden f en fj van de galvanische batterij; zoodra men deze laat werken wordt het water ontleed in zuurstofgas en waterstofgas, die men in de beide klokjes ziet opklimmen; voorts blijkt dat het klokje waarin de positieve electrode reikt de zuurstof en het andere de waterstof bevat, en dat het volumen van dit laatste het dubbele is van het eerste ; deze proef levert alzoo gelijktijdig de kwalitatieve en de kwantitatieve analyse van het water.

Volgens de nieuwere wetenschap zijn de electrolyten in opgelosten staat reeds in haar vrije jonen ontleed, welke laatste dan sterk electriseh geladen zijn; deze ontleding, de zg. electrolytisehe dissociatie, is volkomener naarmate de oplossing sterker verdund is; verdund waterig zoutzuur b.v. bevat geen moleculen H Cl meer, maar vrije, sterk positief electriseh geladen waterstof-atomen en vrije, sterk negatief geladen ehloor-atomen; bij het doorleiden van den galvanischen stroom worden de eersten door de negatieve. de laatste door de positieve pool aangetrokken en begeven zich derhalve naar de betreffende electrode ; zoodra zij deze aanraken verliezen zij door evenwichtvorming hunne electrische lading en worden als vrije moleculen afgescheiden Deze voorstelling, die belangrijk van die der oude electro-chemische school afwijkt, wordt o. a. ook bevestigd door het feit van de toeneming van het moleculaire geleidingsvermogen met de sterkere verdunning der electrolyten-oplossingen.

De eersten die electrolytische proeven namen waren Carlisle en Nicholson (1800), Cruikshank (1800), Berzelius (1803), Davy (1806), enz ; Faraday (1832) vond de wetten die de verschijnselen der E. beheerschen en voerde er een speciale nomenclatuur voor in, die nog heden in gebruik is Als algemeene wet van de E. geldt, dat het metaal en de waterstof die de electrolyt bevat, steeds naar de kathode gaan en het radikaal zich steeds naar de anode begeeft: de aldus door de electrolyse gescheiden elementen kunnen reageeren hetzij op de zelfstandigheden waaruit de electrode bestaat, hetzij op het vocht dat tot oplossing dient De E heeft velerlei practische toepassing gekregen: galvanoplastiek, vergulden. verzilveren, vernikkelen; in den nieuweren tijd heeft men er ook een middel in gevonden om metalen te verkrijgen, die vroeger slechts met groote kosten uit op zichzelf waardeloos materiaal gewonnen konden worden (b.v aluminium). Daar bij het boven beschreven waterontledings-apparaat de ontleding te sneller plaats grijpt naarmate de stroom sterker is, kan men uit de in een bepaalden tijd ontwikkelde hoeveelheid gas tot de stroomsterkte besluiten, hetgeen in den voltameter practisch benut is. In den laatsten tijd beeft de E ook in de electrotherapie toepassing gevonden. Literatuur: Vogel, Theorie der eleh-troli/fiselien 1 'orijuiii/e (Halle 1895), Minot, Théorie.s de Péleetrolijse (Parijs 1895).

< >