Elektrolyse einer Aluminiumchloridschmelze - Aufstellung der Reaktionsgleichungen

Bei der Elektrolyse einer Aluminiumchloridschmelze finden an der Kathode und an der Anode verschiedene Redoxreaktionen statt. Um die Reaktionsgleichungen aufzustellen, muss man die Oxidation und Reduktion beschreiben und dafür sorgen, dass bei beiden Teilreaktionen genauso viel mit viele Elektronen wandern.

Kathode:
An der Kathode findet die Reduktion statt:
Al^3+ + 3e- --> Al

Anode:
An der Anode findet die Oxidation statt:
2Cl- --> Cl2 + 2e-

Um die Reaktionsgleichungen aufzustellen muss man die Anzahl der Elektronen auf beiden Seiten ausgleichen. Bei der Oxidation der Chlorid-Ionen werden zwei Elektronen freigesetzt. Daher muss man die Teilreaktion so multiplizieren: Dass die Anzahl der Elektronen auf beiden Seiten gleich ist.

Anode:
2 x Cl- --> Cl2 + 2 x e-

Jetzt sind die Elektronen ausgeglichen jedoch die Anzahl der Chlorid-Ionen hat sich verdoppelt. Um die Reaktionsgleichung vollständig aufzustellen ´ muss man die Koeffizienten so anpassen ` dass die Anzahl der Teilchen auf beiden Seiten gleich ist.

Anode:
3 x Cl- --> 3 x Cl2 + 3 x e-

Die vollständige Reaktionsgleichung für die Elektrolyse einer Aluminiumchloridschmelze lautet also:

Kathode:
2Al^3+ + 6e- --> 2Al

Anode:
3Cl- --> 3Cl2 + 3e-

Zusammengefasst werden an der Kathode Aluminium-Ionen (Al^3+) zu elementarem Aluminium (Al) reduziert, während an der Anode Chlorid-Ionen (Cl-) zu elementarem Chlor (Cl2) oxidiert werden.

Es ist wichtig anzumerken, dass es sich bei der Elektrolyse einer Aluminiumchloridschmelze um ein vereinfachtes Modell handelt und in der realen Industrie die Elektrolyse in einem Kryolith-Bad mit Zusatz von Calciumfluorid (CaF2) durchgeführt wird. In diesem Fall wird der Schmelzpunkt auf 900°C herabgesetzt. Die Kathode besteht aus Eisen, während die Anode aus Graphit besteht und als Opferanode bezeichnet wird, da der entstehende Sauerstoff zu CO2 bzw․ CO oxidiert.