1. 3. Hapettumis- ja
pelkistymisreaktiot
Sovelluksia

2. Danielin pari
• Yksinkertaisin kemiallinen pari
• Kemiallinen reaktio tuottaa sähköenergiaa
• Kennokaavio:
(-) Zn(s) | ZnSO4 (aq) || CuSO4 (aq) | Cu(s) (+)
• Lasketaan parin lähdejännite:
• Zn (s)  Zn2+ (aq) + 2eCu2+(aq) + 2e-  Cu (s)
Zn (s) + Cu2+ (aq)  Zn2+ (aq) + Cu (s)
Sähköparit
Eh = +0,76 V
Ep = +0,34 V
E= +1,10 V

3. • Kahden metallin välillä on jännite eli potentiaaliero, jota
kutustaan parin lähdejännitteeksi
• Mitataan tutkittavan metallin ja normaalivetyelektrodin
välinen jännite => normaalipotentiaali (MAOL s.
• E:n arvo riippuu
• Metallin laadusta
• Liuoksen konsentraatiosta
• Lämpötilasta
• Negatiivinen E:n arvo tarkoittaa, että kyseinen metalli
toimii vetyelektrodiin nähden negatiivisena kohtiona
(hapettuminen)

4. • Sinkki E=-0,76 V tarkoittaa, että sinkki epäjalompana
hapettuu helpommin kuin vety ja toimii siten sähköparin
negatiivisena kohtiona
• Kuparin E=+0,34 , koska vety epäjalompana hapettuu ja
toimii negatiivisena kohtiona ja kupari pelkistyy ja toimii
positiivisena kohtiona
• Tehtävät 38, 39, 40, 41
Esimerkki 1

5. • Sähkövirta saa aikaa kemiallisen reaktion
1) Suolasulatteen elektrolyysi
• Elektrodit eivät osallistu reaktioon (passiivinen elektrodi, esim.
hiili tai platina)
Katodi (-) : K+ (l) + e-  K(l)
Anodi (+) : 2 Cl-  Cl2 + 2 e2 K+ + 2 Cl-  2 K + Cl2
Ep = -2,93 V
Eh = -1,36 V
E = -4,29 V
=> Vaatii tapahtuakseen yli 4,29 V:n jännitteen
Tehtävä 44.
Elektrolyysi

6. 2) Laimean suolaliuoksen elektrolyysi
• Elektrodit eivät osallistu reaktioon
• Mahdolliset reaktiot katodilla (-) :
K+ (aq) + e-  K (s)
2 H2 O (l) + 2 e-  2 OH- (aq) + H2 (g)
Ep = -2,93 V
Ep = -0,83V
=> Katodilla muodostuu vetyä, koska veden E:n arvo on
suurempi

7. • Mahdolliset reaktiot anodilla (-) :
2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4 e2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2 e-
Eh = -1,23 V
Ep = -1,36 V
Anodilla syntyy happea, koska veden E:n arvo on
suurempi
• Kokonaisreaktio:
2 H2 O (l) + 2 e-  2 OH- (aq) + H2 (g)
Ep = -0,83V
2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4 eEh = -1,23 V
6 H2O (l)  2 H2 (g) + 4OH- (aq) + 4H+ + O2 (g)
2
4 H2O
2 H2 O (l)  2 H2 (g) + O2 (g)

8. 3) Väkevän suolaliuoksen elektrolyysi
• Elektrodit passiivisia
• Mahdolliset reaktiot katodilla (-):
Na+ (aq)+ e-  Na (s)
2 H2O (l) + 2e-  H2 (g) + 2 OH- (aq)
Ep = -2,71 V
Ep= -0,83V
=> Katodilla syntyy vetyä, koska sen reaktion E on
suurempi

9. • Mahdolliset reaktiot anodilla (+):
2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2eEh = -1,36 V
2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4eEh = -1,23 V
Anodilla syntyy kloorikaasua, koska E:n arvo suurempi
• Kokonaisreaktio:
2 H2O (l) + 2e-  H2 (g) + 2 OH- (aq)
2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2e-
Ep= -0,83V
Eh = -1,36 V

10. 4) Kun elektrodit osallistuvat reaktioon
• Elektrodit ovat jotakin metallia (aktiivinen elektrodi)
• Mahdolliset reaktiot katodilla (-):
Cu2+ (aq) + 2e-  Cu (s)
Ep = +0,34 V
2 H2O (l) + 2e-  H2 (g) + 2 OH- (aq)
Ep= -0,83V
Katodilla syntyy kuparia
• Mahdolliset reaktiot anodilla (+):
Cu (s)  Cu2+ (aq) + 2e2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4eSO42- (aq)  S2O82- (aq) + 2e=>anodilla kuparia liukenee
Eh = -0,34V
Eh = -1,23 V
Eh = -2,01 V

11. • Käytetään elektrolyyttisessä puhdistuksessa (raakakupari
anodiksi)
• Avaimen kuparointi (avain katodiksi)
• Tehtävät 47, 48

12. Katodi (-) : Na+ + e-  Na
Anodi (+) : 2 Cl-  Cl2 + 2 e2 Na+ + 2 Cl-  2 Na + Cl2
• Natriumkloridisulatteen elektrolyysissä
n(Na) = 2n (Cl2)
• Kennon läpi kulkeva sähkömäärä:
Q=I·t
I = Elektrolyysissä käytettävä virta
t = aika
[Q] = As = C (Coulombi)
Elektrolyysin
kvantitatiivinen tarkastelu

13. • Yhdellä moolilla elektroneja on sähkömäärä F
F = yhden elektronin varaus · Avogadron vakio
= 1,60218 · 10-19 C · 6,022 · 1023 1/mol
= 96485 C/mol = 96485 As/mol
= Faradayn vakio
• Elektronin mukanva kulkema sähkömäärä
Q=n·z·F
z= elektronien lukumäärä
• Suljetussa virtapiirissä:
Q==I·t=n·z·F

14. 1) Sulaa KF elektrolysoidaan 10,0 A:n virralla 2 tuntia.
Kuinka paljon (grammoina) tuotteita saadaan ?
2) Rautaesine, jonka A = 1,5 dm2 peitetään 0,10 mm
paksulla kromilla. Kuinka kauan elektrolyysi kestää,
kun elektrolyyttinä käytetään Na2Cr2O7 – liuosta.
Virrantiheys on 20A/dm2 ja virtahyötysuhde on 10%.
Kromin tiheys on 7,14 g/cm3
Tehtäviä 51, 52, 53, 54
Esimerkit