Zdá se, že používáte zastaralý prohlížeč, jenž nepodporuje moderní technologie pro zobrazování obsahu na webu, proto stránky nemusí vypadat či fungovat správně. Doporučujeme Vám prohlížeč aktualizovat nebo si stáhnout takový, jenž dnešní standardy splňuje.

Nastavení cookies

Můžeme pracovat s cookies,
ať víme, jak to na našem webu žije?

To nám pomáhá poskytovat vám nejlepší možné služby a nabídky.

Nakup lístky se slevou až 20% a přijď si otestovat své znalosti!
Zobrazit vstupenky
  1. Úvod
  2. iQBLOG
  3. Elektrochemické umění – cínové krystaly a zápach z bazénu

Elektrochemické umění – cínové krystaly a zápach z bazénu

06.02.2024

Kovové krystaly, které doslova rostou před očima díky několika málo voltům? Řeč je o elektrolýze chloridu cínatého. 

Podrobíme-li totiž chlorid cínatý (přesněji: jeho vodný roztok) elektrolýze, budou se při tom vylučovat pevné látky, a to dokonce na obou elektrodách. Na anodě bude vznikat nerozpustný chlorid cíničitý, který ale téměř nepostřehneme. Naši pozornost totiž upoutá hlavně katoda, protože z ní téměř okamžitě začnou vyrůstat překrásné rozvětvené krystaly kovového cínu. Budou nám možná připomínat kresby, které v zimě maluje mráz na okna. Když elektrody přehodíme, narostlý strom krystalů se začne rozpouštět a nové krystalky cínu se objeví na druhé straně.

Tady je malé chemicky podrobnější shrnutí celého pokusu: 

Voda rozpustí chlorid cínatý na cínaté kationty a anionty chlóru: 
SnCl2 → Sn2+ + 2 Cl- 

Při samotné elektrolýze budou cínaté kationty na kladně nabité ANODĚ ztrácet další elektrony, a tím se budou oxidovat na cíničité. Hned se však budou vázat s anionty chlóru a vytvářet spolu s nimi chlorid cíničitý: 
Sn2+ - 2 e + 4 Cl → SnCl 

Naopak na záporně nabité KATODĚ budou cínaté kationty elektrony získávat a touto redukcí z nich bude vznikat pevný cín: 
Sn2+ + 2 e → Sn 

Tady se můžete na celý pokus podívat:  

Chtěli byste se dozvědět něco víc o elektrolýze? Tady je trocha teorie, která vám mimo jiné vysvětlí, proč je katoda zápornou elektrodou a anoda kladnou (a ne naopak, jak by si možná mohli myslet ti, kdo znají lépe latinu než chemii). 

Elektrolýzou nazýváme průchod elektrického proudu kapalinou a chemické děje s tím spojené. Je tedy předmětem zájmu jak fyziky, tak chemie. Protože polarita elektrod by se v průběhu elektrolýzy neměla měnit, používá se při ní stejnosměrný, nikoli střídavý proud. Pomocí elektrolýzy můžeme vyrábět čisté prvky (H2, O2, Al, Na, Ca…) či některé sloučeniny (hydroxid sodný), galvanicky pokovovat předměty (vrstvou chromu, mědi…) nebo přečišťovat kovy. 

Elektrolýzu můžeme provádět v roztoku nebo v tavenině. Nezbytné je, aby kapalina obsahovala volné elektricky nabité částice, to znamená rozpuštěné ionty. Ty se pak působením elektrického pole mezi kladnou a zápornou elektrodou pohybují a tvoří zmíněný elektrický proud. (Částice elektricky neutrální nemohou být nositeli elektrického proudu, protože na ně elektrické pole nepůsobí.) K elektrodě spojené s kladným pólem vnějšího zdroje se přitahují anionty (záporné ionty) a zbavují se tu nadbytečných elektronů – oxidují se. Naopak na záporné elektrodě dochází k redukci. A právě podle zmíněných dvou dějů se elektrody v elektrochemii definují: anoda jako ta, kde probíhá oxidace (odevzdání elektronů), a katoda jako elektroda, kde dochází k redukci (příjem elektronů). Nenazývají se tedy podle svého náboje – což možná zní trochu nelogicky, ale prostě je to tak. :-) 

Asi nejpopulárnějším příkladem elektrolýzy jsou chemické děje spojené s průchodem elektrického proudu roztokem kuchyňské soli. Nositeli proudu jsou tu anionty chlóru Cl- a kationty sodíku Na+.  

Chloridové anionty na anodě odevzdávají přebytečný elektron a tím se oxidují na plynný chlór. Tak se také tento plyn průmyslově vyrábí. Vznikající chlór můžeme pozorovat jako malé bublinky na elektrodě a když opatrně chemicky přičichneme, tak také ucítíme jeho charakteristický štiplavý zápach, který je známý např. z bazénu. Případně můžeme k anodě přiložit barevný papírek a on se působením chlóru odbarví: 

papirek-pokus-iQLANDIA

Na záporně nabité katodě dochází k ději opačnému, tedy k příjmu elektronů čili redukci. A asi byste čekali, že tu vzniká čistý sodík. Skutečně by to tak bylo při elektrolýze roztaveného chloridu sodného. Jenže v solném roztoku se navíc vyskytují molekuly vody tvořené vodíkovým kationtem a hydroxidovým aniontem. Na katodě proto přednostně dochází k redukci vodíkového kationtu na plynný vodík, který je ceněnou komoditou v energetice a v chemické výrobě. Když se nám podaří vodík najímat do nějaké nádobky, např. do zkumavky, můžeme ho pak zapálit a ono to „štěkne“: 

Sodné kationty, které ke katodě taktéž putují, se tu slučují s hydroxidovým aniontem a vzniká hydroxid sodný. To je silná zásada a její přítomnost můžeme snadno dokázat pomocí acidobazického indikátoru. Když například kápneme poblíž katody fenolftalein, zbarví se v zásaditém prostředí hydroxidu sodného do fialova: 

fenolftalein-pokus-iQLANDIA

Děje na elektrodách by se daly zapsat pomocí následujících chemických rovnic: 

Kladně nabitá ANODA (odevzdání elektronů čili oxidace): 
2Cl- – 2e- → Cl

Záporně nabitá KATODA (příjem elektronů čili redukce): 
2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-  

Zapsáno souhrnně pro obě elektrody: 
2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 Na+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) + Cl2(g), přičemž zkratka aq znamená vodný roztok, l kapalinu a g plyn. 

Mimo vlastní elektrolýzu pak ještě dochází ke zmíněnému vzniku hydroxidu sodného: 
Na+ + OH- → NaOH 

Představili jsme vám dle našeho názoru velmi zajímavý fyzikálněchemický jev zvaný elektrolýza a jeho dva efektní příklady. První z nich, elektrolýzu chloridu cínatého, rozhodně nezkoušejte doma, chlorid cínatý i produkty obou popsaných reakcí jsou totiž jedovaté a nemělo by se s nimi pracovat neodborně a mimo laboratoř. Elektrolýzy kuchyňské soli se ale bát nemusíte. Klidně si vezměte jakoukoli mističku, naplňte ji slanou vodou, ponořte tam dva drátky vyvedené např. z devíti voltové baterie a radujte se z elektrochemie. 

Autor: Šárka V., Zdeněk R.

Komentáře (0)

Načítám...