The elektrolisis NaCl (natrium klorida) dalam pengecoran dapat dilakukan dalam sel elektrolit umum. The elektrolit terdiri dari lelehan natrium klorida (dengan titik leleh 801ºC), yang memiliki kandungan Na + dan ion Cl-. Elektroda, umumnya terbuat dari bahan inert seperti grafit, dihubungkan melalui kabel konduktif ke sumber arus searah; salah satu elektroda bermuatan negatif (yang terhubung ke kutub negatif) dan yang lain terhubung positif (yang terhubung ke kutub positif).
Elektroda bermuatan negatif menarik ion positif ke permukaannya. Setiap ion natrium menerima elektron dan ini direduksi untuk membentuk atom natrium. Atom natrium dalam campuran elektroda untuk membentuk natrium logam yang, karena lebih padat, muncul ke permukaan elektrolit.
Katoda (negatif): Na + + e- → Na (reduksi)
Elektroda yang bermuatan positif membawa ion negatif ke permukaannya. Ion klorida memberikan elektron ke elektroda dan diubah menjadi atom klorin, yang bergabung untuk menghasilkan Cl2 (g), yang naik ke permukaan dalam bentuk gelembung:
Anoda (positif): 2 Cl- → Cl2 + 2e- (oksidasi)
Reaksi keseluruhan yang terjadi dalam sel elektrokimia adalah:
2Na + + 2Cl- → Cl2 (g) + 2Na (l)
Pada permukaan setiap elektroda terjadi transfer elektron: dari katoda menuju elektrolit dan dari elektrolit menuju anoda.
Dalam sel elektrolit, elektroda dipisahkan satu sama lain oleh diafragma berpori untuk menghindari rekombinasi natrium (s) dan klorin (g), yang berasal dari sel elektrolit untuk membentuk NaCl, yang merupakan reaksi yang kami lakukan tidak ingin terjadi, karena juga sangat eksotermis. Untuk memperoleh natrium secara industri melalui elektrolisis, digunakan sel elektrolit yang lebih kompleks daripada sel biasa, yang dikenal sebagai sel Downs, yang dirancang khusus untuk menghindari produksi rekombinasi ini.
Ketika elektrolit cair dimasukkan ke dalam sel elektrolit yang mengandung elektron inert, oksidasi anion di anoda dan reduksi kation di katoda terjadi. Tetapi, bagaimanapun, ketika elektrolisis larutan berair dari elektrolit yang sama dilakukan, produk elektrolisis dapat berbeda, karena air juga dapat berpartisipasi dalam reaksi elektroda: dapat dioksidasi menjadi oksigen (g) atau direduksi menjadi hidrogen (g).
Dalam elektrolisis larutan natrium klorida berair, di mana gas hidrogen, gas klor dan natrium hidroksida diproduksi sebagai produk sampingan. Dengan cara yang sama yang terjadi dalam elektrolisis lelehan natrium klorida, ion klor mengalami oksidasi menjadi Cl2; Namun, reduksi ion natrium menjadi natrium logam tidak terjadi di katoda, melainkan dari air menjadi gas hidrogen, karena air lebih mudah direduksi daripada ion natrium. Reaksi yang terjadi pada masing-masing elektroda adalah:
Katoda (negatif): 2 H2O + 2e- → 2 OH- + H2 (g); reduksi
Anoda (positif): 2Cl- → Cl2 + 2e-; oksidasi
Persamaan global yang dihasilkan dapat ditulis dalam bentuk:
2 H2O (l) + 2 NaCl (aq) → Cl2 (g) + H2 (g) + NaOH (aq)
Dalam elektrolisis larutan natrium klorida berair, air telah direduksi menjadi hidrogen bimolekuler tetapi, pada waktu yang berbeda, air juga dapat dioksidasi menjadi oksigen; Ini terjadi dalam elektrolisis larutan natrium sulfat berair. Dalam hal ini, air adalah satu-satunya spesies yang berpartisipasi dalam reaksi, karena menyebabkan oksidasi menjadi gas oksigen di anoda, dan reduksi menjadi gas hidrogen bimolekuler di katoda:
Katoda (negatif): 4 H2O + 4e- → 4 OH- + 2H2 (g); reduksi
Anoda (positif): 2 H2O → O2 (g) + 4 H + + 4e-; oksidasi
reaksi keseluruhannya adalah: 2 H2O → 2 H2 (g) + O2 (g)
Tabel yang ada pada potensial reduksi standar memberikan panduan tentang kesederhanaan prosedur oksidasi dan reduksi yang dapat dihasilkan, tetapi dalam beberapa kasus proses dapat diubah karena persyaratan potensial (tegangan lebih).