Wat is de elektrolyse van zwavelzuur?
De elektrolyse van zwavelzuur is het proces waarbij verschillende componenten van een zwavelzuurmengsel worden verzameld bij twee elektroden. Dit gebeurt omdat de zwavelzuuroplossing geladen deeltjes bevat die ionen worden genoemd. Deze deeltjes verzamelen zich bij de elektrode met de tegenovergestelde lading bij elektrolyse. Waterstofgas verzamelt zich bij de kathode of de negatief geladen elektrode. Zuurstofgas verzamelt zich bij de anode of de positief geladen elektrode.
Kennis van de elektrolyse van zwavelzuur vereist kennis van ionen. Ionen zijn deeltjes die een positieve of negatieve elektromagnetische lading hebben. Dit gebeurt omdat het oorspronkelijke element een elektron heeft verloren of heeft gekregen, wat resulteert in een onbalans tussen het aantal elektronen en protonen. Elektronen zijn negatief geladen deeltjes en protonen zijn positief geladen deeltjes. Normale atomen hebben een gelijk aantal elektronen en protonen en hebben daarom geen lading. Ionen worden gevormd zodat het element kan binden met andere elementen in ionische binding.
Elektrolyse is het splitsen van verbindingen door de positieve ionen van de negatieve te splitsen. Dit gebeurt als gevolg van elektromagnetisme, de kracht die ervoor zorgt dat negatieve ladingen worden aangetrokken door positieve ladingen, en omgekeerd. De elektrolyse van zwavelzuur gebruikt deze fysische wet om ionische verbindingen af te breken. Wetenschappers steken twee elektroden in een chemische oplossing en sturen er een elektrische stroom doorheen. Dit zorgt ervoor dat de positieve ionen naar de kathode bewegen en elektronen krijgen en de negatieve ionen naar de anode en elektronen verliezen.
Tijdens de elektrolyse van zwavelzuur worden de negatief geladen hydroxide (OH-) ionen naar de anode getrokken. Hydroxide-ionen hebben meer elektronen dan protonen en zijn daarom negatief geladen. Ze verliezen dan elektronen en worden omgezet in zuurstofgas en water. De verloren elektronen zorgen ervoor dat de ionische binding tussen waterstof en zuurstof wordt afgebroken, wat betekent dat de resterende waterstof en zuurstof water kunnen vormen. In een elektrolysereactie van vier hydroxide-ionen binden de vier waterstofatomen zich met twee zuurstofatomen om water te vormen en laten twee zuurstofmoleculen (O2) vrij om te ontsnappen als gas.
Waterstofgas (H2) wordt aan de kathode gevormd bij de elektrolyse van zwavelzuur. Dit gebeurt omdat de positief geladen waterstofionen (H +) naar de negatief geladen kathode worden getrokken. De elektronen die door de elektrode stromen worden aan de waterstof toegevoegd om deze terug in waterstofgas om te zetten. De negatieve ladingen van de elektronen brengen de waterstofionen in evenwicht en zetten ze terug in hun gasvorm.