Deli elektrolitskih celic, kako deluje in aplikacije



The elektrolitsko celico gre za medij, kjer se energija ali električni tok uporablja za izvedbo ne-spontane oksidacijsko-redukcijske reakcije. Sestavljen je iz dveh elektrod: anode in katode.

Pri anodi (+) pride do oksidacije, saj na tem mestu nekateri elementi ali spojine izgubijo elektrone; medtem ko je v katodi (-) redukcija, ker v njej nekateri elementi ali spojine pridobivajo elektrone.

V elektrolitski celici se pojavi razgradnja nekaterih snovi, ki so bile predhodno ionizirane, skozi postopek, ki je znan kot elektroliza.

Uporaba električnega toka povzroči usmeritev v gibanju ionov v elektrolitski celici. Pozitivno nabiti ioni (kationi) se selijo v nabojno katodo (-).

Medtem se negativno nabiti ioni (anioni) selijo proti napolnjeni anodi (+). Prenos naboja predstavlja električni tok (zgornja slika). V tem primeru se električni tok izvaja z raztopinami elektrolitov, ki so prisotne v vsebniku elektrolitske celice.

Faradayev zakon elektrolize navaja, da je količina snovi, ki je podvržena oksidaciji ali zmanjšanju vsake elektrode, neposredno sorazmerna količini električne energije, ki prehaja skozi celico ali celico..

Indeks

  • 1 Deli
  • 2 Kako deluje elektrolitska celica?
    • 2.1 Elektroliza staljenega natrijevega klorida
    • 2.2 Dol Cell
  • 3 Aplikacije
    • 3.1 Industrijska sinteza
    • 3.2 Premazovanje in rafiniranje kovin
  • 4 Reference

Deli

Elektrolitska celica je sestavljena iz vsebnika, v katerem se odlaga material, ki bo doživel reakcije, ki jih povzroča električni naboj.

Plovilo ima par elektrod, ki so priključene na enosmerni tok. Elektrode, ki se običajno uporabljajo, so iz inertnega materiala, kar pomeni, da ne vplivajo na reakcije.

V seriji z baterijo lahko priključimo ampermeter za merjenje jakosti toka, ki teče skozi elektrolitsko raztopino. Prav tako je vzporedno nameščen voltmeter, ki meri napetostno razliko med parom elektrod.

Kako deluje elektrolitska celica?

Elektroliza staljenega natrijevega klorida

Prednostno je uporabiti staljeni natrijev klorid v trdnem natrijevem kloridu, ker slednji ne vodi električne energije. Ioni vibrirajo znotraj svojih kristalov, vendar se ne morejo prosto gibati.

Katodna reakcija

Grafitne elektrode, inertni material, so priključene na sponke baterije. Elektroda je priključena na pozitivni priključek baterije, ki sestavlja anodo (+).

Medtem je druga elektroda povezana z negativnim polom baterije, ki sestavlja katodo (-). Ko teče tok, ki prihaja iz akumulatorja, se upošteva naslednje:

Na katodi se pojavi zmanjšanje Na-jona (-)+, ki se, ko pridobijo elektron, spremenijo v kovinski Na:

Na+  +   e-   => Na (l)

Srebro-beli kovinski natrij plava na staljenem natrijevem kloridu.

Anodna reakcija

Nasprotno, pri anodi (+) pride do oksidacije Cl-ionov-, ker izgublja elektrone in postane klorov plin (Cl2), proces, ki se kaže v pojavu bledo zelenega plina na anodi. Reakcija, ki se pojavi na anodi, je lahko shematizirana:

2Cl- => Cl2 (g) + 2 e-

Nastanek kovinskega plina Na in Cl2 iz NaCl ni spontani proces, ki zahteva temperature višje od 800 ° C. Električni tok dobavlja energijo za prikazano transformacijo, ki se pojavi v elektrodah elektrolitske celice.

Elektroni se porabijo pri katodi (-), v redukcijskem postopku in nastanejo pri anodi (+) med oksidacijo. Zato elektroni tečejo skozi zunanji krog elektrolitske celice od anode do katode.

Baterija enosmernega toka dobavlja energijo, da se elektroni spontano pretakajo iz anode (+) v katodo (-).

Dol Cell

Spodnja celica je prilagoditev opisane elektrolitske celice in se uporablja za industrijsko proizvodnjo kovinskega Na in klorovega plina.

Elektrolitska celica Down ima naprave, ki omogočajo ločeno zbiranje kovinskega natrija in klorovega plina. Ta metoda izdelave kovinskega natrija je še vedno zelo praktična.

Ko se tekočina sprosti z elektrolizo, se tekoči kovinski natrij odcedi, ohladi in razreže v bloke. Nato se shrani v inertnem mediju, ker lahko natrij reagira eksplozivno ob stiku z vodo ali atmosferskim kisikom.

V industriji se proizvaja klorov plin, predvsem z elektrolizo natrijevega klorida v cenejšem postopku kot pri proizvodnji kovinskega natrija \ t.

Aplikacije

Industrijska sinteza

-V industriji se elektrolitske celice uporabljajo pri elektrorefiniranju in elektrodepoziciji različnih barvnih kovin. Skoraj vsi aluminij, baker, cink in svinec visoke čistosti se industrijsko proizvajajo v elektrolitskih celicah.

-Vodik nastane z elektrolizo vode. Ta kemijski postopek se uporablja tudi za pridobivanje težke vode (D2O).

-Kovine, kot so Na, K in Mg, dobimo z elektrolizo staljenih elektrolitov. Z elektrolizo dobimo tudi ne-kovine, kot so fluoridi in kloridi. Poleg tega spojine, kot so NaOH, KOH, Na2CO3 in KMnO4 sintetizirajo se po istem postopku.

Premazovanje in rafiniranje kovin

-Postopek premazovanja nižje kovine z višjo kakovostjo kovine je znan kot galvaniziranje. Namen tega je preprečiti korozijo spodnje kovine in jo narediti bolj privlačno. Elektrolitske celice se uporabljajo v galvanizaciji za ta namen.

-Nečiste kovine se lahko prečistijo z elektrolizo. Pri bakru se na katodo postavijo zelo tanke kovine, na anodi pa se prečistijo velike palice nečistega bakra..

-Uporaba furniranih izdelkov je pogosta v družbi. Nakit in namizna posoda sta pogosto srebra; Zlato je elektrodepolirano v nakit in električne kontakte. Mnogi predmeti so pokriti z bakrom za dekorativne namene.

-Avtomobili imajo blatnike in druge kromirane jeklene dele. Krom avtomobilske obrambe potrebuje samo 3 sekunde elektrodepozicije kroma za proizvodnjo svetle površine debeline 0.0002 mm.

-Hitra elektrodepozicija kovine povzroča črne in grobe površine. Počasno elektrodepozicija ustvarja gladke površine. "Pločevinke" so jeklo, prevlečeno s kositrom z elektrolizo. Včasih so te pločevinke kromirane v delčku sekunde z debelino izredno tanke kromove plasti.

Reference

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
  2. eMedical Prep. (2018). Uporaba elektrolize. Vzpostavljeno iz: emedicalprep.com
  3. Wikipedija. (2018). Elektrolitska celica. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  4. Prof. Shapley P. (2012). Galvanske in elektrolitske celice. Vzpostavljeno iz: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (s.f.). Elektrolitske celice Vzpostavljeno iz: chemed.chem.purdue.edu