Elektrolitikus cellák, hogyan működnek és alkalmazhatók

az elektrolitikus sejt olyan közeg, ahol az energiát vagy az elektromos áramot nem spontán oxidációs-redukciós reakció végrehajtására használják. Két elektródából áll: az anódból és a katódból.

Az anód (+) oxidáció során, mivel ezen a helyen néhány elem vagy vegyület elektronokat veszít; mivel a katódban (-) a redukció, mivel benne néhány elem vagy vegyület elektronokat kap.

Az elektrolitikus cellában néhány, korábban ionizált anyag bomlása elektrolízis útján történik.

Az elektromos áram alkalmazása orientálja az ionok mozgását az elektrolitikus cellában. A pozitív töltésű ionok (kationok) a töltési katódra (-) költöznek.

Eközben a negatívan töltött ionok (anionok) a feltöltött anód (+) felé vándorolnak. Ez a töltésátvitel elektromos áramot képez (felső kép). Ebben az esetben az elektromos áramot az elektrolitikus cellában lévő elektrolit oldatok végzik.

Faraday elektrolízis-törvénye megállapítja, hogy az egyes elektródákban oxidáció vagy redukció alatt lévő anyagmennyiség közvetlenül arányos a sejten vagy a cellán áthaladó villamos energia mennyiségével..

index

• 1 Alkatrész
• 2 Hogyan működik az elektrolitikus cella?
  • 2.1 Az olvadt nátrium-klorid elektrolízise
  • 2.2
• 3 Alkalmazások
  • 3.1 Ipari szintézis
  • 3.2 A fémek bevonása és finomítása
• 4 Referenciák

alkatrészek

Az elektrolitikus cella egy tartályból áll, ahol az anyag, amely az elektromos töltés által kiváltott reakciókat fogja tapasztalni.

Az edényben van egy pár elektróda, amelyek egy egyenáramú akkumulátorhoz vannak csatlakoztatva. Az általában használt elektródák közömbös anyagból állnak, azaz nem lépnek be a reakcióba.

Az akkumulátorral együtt amperer csatlakoztatható az elektrolit oldaton átáramló áram intenzitásának méréséhez. A feszültségkülönbség mérésére párhuzamosan egy voltmérő kerül elhelyezésre.

Hogyan működik az elektrolitikus cella?

Az olvadt nátrium-klorid elektrolízise

Előnyös, ha az olvadt nátrium-kloridot a szilárd nátrium-kloridhoz alkalmazzuk, mivel az utóbbi nem vezet villamos energiára. Az ionok a kristályaikban rezegnek, de szabadon mozoghatnak.

Katód reakció

A grafit elektródák, egy inert anyag, az akkumulátor csatlakozóihoz csatlakoznak. Az elektróda csatlakozik az akkumulátor pozitív csatlakozójához, amely az anódot (+) képezi..

Eközben a másik elektróda csatlakozik az akkumulátor negatív csatlakozójához, amely a katódot (-) képezi. Ha az áram az akkumulátor áramlásából származik, akkor az alábbiak figyelhetők meg:

A katódon (-) a Na-ion csökkenése következik be.⁺, amelyek egy elektron megszerzése során fémes Na-ra alakulnak át:

na⁺  +   és^-   => Na (l)

Ezüst-fehér fém-nátrium úszik az olvadt nátrium-kloridon.

Anód reakció

Éppen ellenkezőleg, az anódon (+) a Cl ion oxidációja következik be^-, mivel elveszíti az elektronokat és klórgázt válik (Cl₂), amely egy halványzöld gáz megjelenése az anódon. Az anódon fellépő reakció vázlatos, így:

2CI^- => Cl₂ (g) + 2 e^-

Fémes Na és Cl gáz képződése₂ NaCl-ból nem spontán folyamat, amely 800 ° C-nál magasabb hőmérsékletet igényel. Az elektromos áram az elektrolitikus cella elektródáiban előforduló energia transzformációját biztosítja.

Az elektronokat a katódon (-) fogyasztják, a redukciós folyamatban, és az oxidáció során az anódon (+) állítják elő. Ezért az elektronok áramlik át az elektrolitikus cella külső áramkörén az anódtól a katódig.

Az egyenáramú akkumulátor biztosítja az energiát, hogy az elektronok spontán áramoljanak az anódból (+) a katódba (-).

Down Cell

A Down cell a leírt elektrolitikus cella adaptációja, és fémes Na és klórgáz ipari előállítására szolgál.

A Down elektrolitikus cellája olyan eszközökkel rendelkezik, amelyek lehetővé teszik külön-külön fém-nátrium és klórgáz gyűjtését. A fém-nátrium előállításának ez a módja még mindig nagyon praktikus.

Az elektrolízissel történő felszabadulás után a folyékony fém nátriumot leeresztjük, lehűtjük és blokkokra vágjuk. Ezt követően inert közegben tároljuk, mivel a nátrium vízzel vagy légköri oxigénnel érintkezve robbanásszerűen reagálhat.

A klórgázt az iparban állítják elő, főként a nátrium-klorid elektrolízisével egy kevésbé költséges eljárásban, mint a fém-nátrium előállítása..

alkalmazások

Ipari szintézis

-Az iparban az elektrolitikus cellákat különböző nemvasfémek villamosításához és elektrodepozíciójához használják. Majdnem minden nagy tisztaságú alumínium, réz, cink és ólom termelődik elektrolitikus cellákban.

-A vizet a víz elektrolízisével állítják elő. Ezt a kémiai eljárást is alkalmazzuk nehézvíz előállítására (D₂O).

-Az olvadt elektrolitok elektrolízisével olyan fémeket kapunk, mint a Na, K és Mg. Továbbá elektrolízissel a nemfémeket, például fluoridokat és kloridokat is kapunk. Ezenkívül olyan vegyületek, mint a NaOH, KOH, Na₂CO₃ és KMnO₄ ugyanazon eljárással szintetizálják.

Fémek bevonása és finomítása

-Az alacsonyabb fémek magasabb minőségű fém bevonásával történő bevonásának folyamatát galvanizálásnak nevezzük. Ennek célja az alsó fém korróziójának megakadályozása és vonzóbbá tétele. E célból az elektrolitikus sejteket galvanizálásra használják.

-A szennyezett fémek elektrolízissel finomíthatók. A réz esetében nagyon vékony fémlemezeket helyeznek a katódra, és az anódon nagy szennyezett rézszalagokat kell finomítani..

-A furnérozott cikkek használata a társadalomban gyakori. Az ékszerek és étkészlet gyakran ezüst; Az arany az elektromos ékszerekben és az elektromos kapcsolatokban van elhelyezve. Sok tárgyat díszítettek rézzel.

-Az autók sárvédővel és más krómozott acéldarabokkal rendelkeznek. Az autóvédelem krómja mindössze 3 másodpercet vesz igénybe a krómból, hogy 0,0002 mm vastag fényes felületet kapjon.

-A fém gyors elektrodepozíciója fekete és durva felületeket képez. A lassú elektrodepozíció sima felületeket eredményez. Az "óndobozok" acélból van bevonva elektrolízissel. Néha ezek a konzervdobozok egy másodperc töredékében kromálódnak a rendkívül vékony krómréteg vastagságával.

referenciák

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. eMedical Prep. (2018). Elektrolízis alkalmazása. A lap eredeti címe: emedicalprep.com
3. Wikipedia. (2018). Elektrolitikus cella. Lap forrása: en.wikipedia.org
4. Prof. Shapley P. (2012). Galvanikus és elektrolitikus sejtek. Lap forrása: butane.chem.uiuc.edu
5. Bodner Kutatási Web. (N.d.). Elektrolitikus sejtek A lap eredeti címe: chemed.chem.purdue.edu