1. Concentrazione di ioni cloruro :La concentrazione di ioni cloruro (Cl-) in una soluzione concentrata di NaCl è significativamente più elevata rispetto ad altri ioni, come gli ioni idrossido (OH-) o le molecole d'acqua (H2O). Di conseguenza, gli ioni cloruro hanno maggiori probabilità di ossidarsi e formare gas di cloro all'anodo.
2. Potenziale di ossidazione :Il potenziale di ossidazione degli ioni cloruro (da Cl- a Cl2) è inferiore a quello degli ioni idrossido (da OH- a O2) e delle molecole d'acqua (da H2O a O2). Ciò significa che richiede meno energia per ossidare gli ioni cloruro e produrre gas di cloro.
I potenziali di ossidazione standard a 25°C sono:
- Cl- → Cl2 (g) + 2 e- E° =1,36 V
- 2 H2O (l) → O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 e- E° =1,23 V
Pertanto, nelle stesse condizioni, gli ioni cloruro vengono preferibilmente ossidati, portando alla formazione di cloro gassoso all'anodo.
3. Reazioni concorrenti :Nell'elettrolisi dell'acqua, l'evoluzione dell'ossigeno dalle molecole d'acqua (2H2O → O2 + 4H+ + 4e-) è una reazione concorrente all'ossidazione degli ioni cloruro. Tuttavia, la presenza di ioni cloruro concentrati sposta l'equilibrio verso l'evoluzione del cloro a causa della maggiore concentrazione di ioni cloruro e del loro minore potenziale di ossidazione.
In sintesi, la combinazione di un'alta concentrazione di ioni cloruro, un potenziale di ossidazione inferiore per l'ossidazione del cloruro e la presenza di reazioni concorrenti da parte delle molecole d'acqua determina la liberazione di cloro gassoso anziché ossigeno all'anodo durante l'elettrolisi di sodio acquoso concentrato soluzione di cloruro.
