Wie geraten bei der elektrolytischen Herstellung von Natriumperchlorat die Sauerstoffatome an die Chloratome?

Bei der elektrolytischen Herstellung von Natriumperchlorat (NaClO₄) aus Natriumchlorat (NaClO₃) erfolgt die Sauerstoffanlagerung an die Chloratome durch eine elektrochemische Oxidation. Der Prozess läuft in einer elektrolytischen Zelle ab, in der Natriumchlorat in einer wässrigen Lösung als Elektrolyt dient.

Hier ist eine vereinfachte Darstellung des Prozesses:

1. **Anodische Oxidation**: An der Anode (positiver Pol) wird Natriumchlorat (NaClO₃) oxidiert. Dabei wird ein Sauerstoffatom an das Chloratom gebunden, wodurch Natriumperchlorat (NaClO₄) entsteht. Die Reaktionsgleichung an der Anode lautet:
\[ \text{ClO}_3^- \rightarrow \text{ClO}_4^- + 2e^- \]

2. **Kathodische Reduktion**: An der Kathode (negativer Pol) findet die Reduktion von Wasser oder anderen möglichen Reduktionsmitteln statt, wobei Wasserstoffgas (H₂) und Hydroxidionen (OH⁻) entstehen. Die Reaktionsgleichung an der Kathode lautet:
\[ 2\text{H}_2\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 + 2\text{OH}^- \]

3. **Gesamtreaktion**: Die Gesamtreaktion der elektrolytischen Herstellung von Natriumperchlorat kann wie folgt zusammengefasst werden:
\[ \text{NaClO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NaClO}_4 + \text{H}_2 \]

Durch die angelegte elektrische Spannung wird die Energie bereitgestellt, die notwendig ist, um die Oxidation von Chlorat zu Perchlorat zu ermöglichen. Die Sauerstoffatome stammen aus der wässrigen Lösung und werden durch die elektrochemische Reaktion an das Chloratom gebunden.