Electroliza clorurii de sodiu topite

Electroliza clorurii de sodiu topite

Context și explicația actuală

Deși studiul a fost efectual utilizand clorura de sodiu, concluziile se pot extinde fara probleme la întreaga clasa a compusilor ionici.  În exemplu prezentat mai jos vom folosi clorura de sodiu pură, dar experimentul se poate efectua fără probleme cu sare de bucătărie. Clorură de sodiu solidă nu conduce curentul electric întrucât, în această formă de agregare, nu există electroni liberi capabili să asigure conducția electrică. 

Atunci când folosim clorura de sodiu topită într/o celulă de elctroliză situația e complet diferită.  Potrivit interpretării actuale atunci când clorură de sodiu este topită, ionii de sodiu si ionii de clor poate separa unul de altul și ei pot asigura conducția electrică.  

Să analizăm în detaliu fenomenele de electroliză într- o celulă electrolitică conținând clură de sodiu topită. Pentru a efectua electroliza este nevoie de o baterie  electrică sau o altă sursă de curent continuu. Bateria acționează ca o pompă de electroni, creând un exces de electroni la un electrod si un deficit de electroni la celalalt electrod.  ( fig. 1 ) . 

Figure 1 Celula de elctroliză

Ecuația generală a procesului chimic ce are loc la electrozi e: 
2NaCl(l) → 2Na(l) + Cl2 (g)
Semireactiile care au loc la fiecare electrod sunt: 

Reducere: 2Na+(l) + 2e- → Na(s)     E° = -2.71 V

Oxidare: 2Cl-(l) → Cl2 (g) + 2 e-     E° =-1.36V

tensiunea netă necesară procesului = - 4.07V

Tensiunea netă necesară = - 4.07V
Semnul negativ al tensiunii de lucru ne arată că reacția generală  NU este spontană, și că vor fi necesari cel puțin 4,07 volți pentru ca această reacție să aibă loc.

partea experimentală

 Experimentul are ca scop să măsoare conductibilitatea topiturii de  NaCl la un potențial mai mic de 4V, atunci cănd nici o reacție chimică are loc la electrozi.

 În acest scop, un creuzet ceramic este umplut cu NaCl și doi electrozi de inox sunt folosiți pentru electroliză.  Electrozii sunt făcuți în condiții domestice introducând materialul de inox într/o protecție de sticlă care asigură atât protecție mecanică cât și electrică. (fig.2 ) . 

Figure 2. detaliu al experimentului

Figure 3 Schema experimentului 

Electrozii sunt conectați la un circuit serie  format dintr-o baterie alcalină de 1,5 V si un ampermetru. Când în creuzet avem doar clorură de sodiu solidă,ampermetru înregistrează un curent nul ( 0 mA ).
Creuzetul este încălzit cu o flacără oxidantă a unui bec de gaz metan ( flacăra trebuie să fie albastră pentru a avea temperaturi ridicate). După circa 40 secunde, curentul începe să circule în circuit, ajungînd la o valoare de circa  40 mA după circa  1 minut. După acest timp,  creșterea intensității e mai puțin evidentă, ajunge la circa 45 mA după al doilea minut. 

Interpretarea experimentului

Este pur și simplu de neconceput o explicație coerentă a acestui experiment în cadrul științei actuale. chiar dacă în topitura de clorură de sodiu am avea ioni, acestia nu au posibilitatea de a se  neutraliza la electroci la o tensiune mai mică de 4 V. În acest caz, celula electrolitică ar trebui să se comporte ca un condensator și curentul electric prin circuit să devină zero în scurt timp.
Teoreticienii actuale ar alege o optiune din două posibile :
• Un curent electric poate curge printr-o sare ionică la un potențial mai mic decât cel necesar reacțiilor de la electrod printr/un efect necunoscut științei actuale;
• actuala seria a potențialelor de electrod este greșită.

 În teoria propusă, un curent electric nu înseamnă o deplasare de sarcini electrice. Prin urmare, un curent electric poate trece prin sarea topită fără a avea loc procese la electrod. Desigur, chiar in absența proceselor de la electrozi, celula electrolitică are un comportament rezistiv și o parte din energia electrică este consumată în circuit. Legile electrolizei ale lui  Faraday au nevoie de unele corecții structurale serioase.

Pentru a evita orice reacție secundară la electrozi ( de exemplu între clor și fier , etc ), experimentele au fost repetate  folosind electrozi de grafit.  , 
Folosind electrozi de grafit și clorură de sodiu de puritate analitică,  în lipsa  încălzirii, curentul în circuit este null. 

Figure 4

Apoi creuzetul este încălzit cum se poate observa în fig 5. 

Curentul maxim a înregistrat a fost de aproximativ 45 mA.
În următoarele imaginea parte din creuzet și ampermetru sunt vizibile la câteva secunde după îndepărtarea flăcării. Curentul este  de circa 23 mA.Imaginea de mai jos, cu un curent de 23 mA, este luată după ce am îndepărtat flacăra pentru că lucrând de unul singur nu am putut încălzi și face fotografii în același timp .

About two years after this experiement was done, I have found in Electricite, G. Bruhat, septieme edition, Paris, 1959, that a half a century ago, the phenomena of solution conductibility under the value necessary for electrode reaction, was known. In this book, it is called invisible electrolysis. Of course there is no explanation for this phenomenon.
During time, in order to hide the deficiencies of actual theories, these kind of things were left aside and did not appear at all in eyes of the scientists.... 

 Aproximativ doi ani după această experiement a fost făcut, am găsit într/o carte în franceză - Electricite , G. Bruhat , ediția septieme, Paris, 1959, că o jumătate de secol în urmă, acest fenomen  de conducție la potențiale mici era deja cunoscut. În această carte, el este numit electroliza invizibilă. Desigur, nu există nici o explicație pentru acest fenomen .

În timp, în scopul de a ascunde deficiențele teoriilor actuale, și cum nimeni nu a reusit să formuleze o explicație coerentă, totul a fost trecut sub tacere ...