Elektrolytiske celle deler, hvordan det fungerer og applikasjoner



den elektrolytisk celle det er et medium hvor energien eller en elektrisk strøm brukes til å utføre en ikke-spontan oksidasjonsreduksjonsreaksjon. Den består av to elektroder: anoden og katoden.

Ved anoden (+) oppstår oksidasjon, siden på denne siden mister noen elementer eller forbindelser elektroner; mens i katoden (-), reduksjonen, da i noen elementer eller forbindelser får elektroner.

I elektrolytcellen oppstår nedbrytningen av noen stoffer, tidligere ionisert, gjennom en prosess kjent som elektrolyse.

Påføringen av den elektriske strømmen gir en orientering i bevegelsen av ionene i elektrolytcellen. Positivt ladede ioner (kationer) migrerer til ladningskatoden (-).

I mellomtiden vil de negativt ladede ionene (anioner) migrere mot den ladede anoden (+). Denne ladningsoverføringen utgjør en elektrisk strøm (toppbilde). I dette tilfelle blir elektrisk strøm utført av elektrolytløsninger, som er tilstede i beholderen til elektrolytcellen.

Faradays elektrolyseloven sier at mengden stoff som gjennomgår oksidasjon eller reduksjon i hver elektrode er direkte proporsjonal med mengden elektrisitet som passerer gjennom cellen eller cellen.

index

  • 1 deler
  • 2 Hvordan en elektrolytisk celle fungerer?
    • 2.1 Elektrolyse av smeltet natriumklorid
    • 2.2 Down Cell
  • 3 applikasjoner
    • 3.1 Industriell syntese
    • 3.2 Belegg og raffinering av metaller
  • 4 referanser

deler

En elektrolytisk celle består av en beholder der materialet som kommer til å oppleve reaksjonene indusert av den elektriske ladningen, blir deponert.

Fartøyet har et par elektroder som er koblet til et likestrømsbatteri. Elektrodene som vanligvis brukes er av et inert materiale, det vil si at de ikke griper inn i reaksjonene.

I serie med batteriet kan et ammeter kobles til å måle intensiteten av strømmen som strømmer gjennom elektrolytisk oppløsning. Også en voltmeter er plassert parallelt for å måle spenningsforskjellen mellom elektroden.

Hvordan en elektrolytisk celle fungerer?

Elektrolyse av smeltet natriumklorid

Det er foretrukket å bruke det smeltede natriumklorid til det faste natriumklorid, siden sistnevnte ikke fører strøm. Ioner vibrerer i krystallene, men de er ikke frie til å bevege seg.

Katodreaksjon

Grafittelektrodene, et inert materiale, er koblet til batteriets klemmer. En elektrode er koblet til batteriets positive terminal, som utgjør anoden (+).

I mellomtiden er den andre elektroden koblet til batteriets negative terminal, som utgjør katoden (-). Når strømmen kommer fra batteriet, blir følgende observert:

En reduksjon av Na-ion forekommer ved katoden (-)+, som når de får et elektron, forvandler de seg til metallisk Na:

na+  +   og-   => Na (l)

Sølv-hvitt metallisk natrium flyter på smeltet natriumklorid.

Anode reaksjon

Tvert imot, ved anoden (+) forekommer oksydasjonen av Cl-ion-, siden det mister elektroner og blir klorgass (Cl2), en prosess som manifesteres ved utseendet av en lysegrønn gass ved anoden. Reaksjonen som skjer ved anoden kan skematiseres slik:

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

Dannelsen av metallisk Na og Cl gass2 fra NaCl er ikke en spontan prosess, noe som krever at temperaturer over 800 ºC oppstår. Den elektriske strømmen tilfører energien for den angitte transformasjonen å forekomme i elektrodene i elektrolytcellen.

Elektronene forbrukes ved katoden (-), i reduksjonsprosessen og produseres ved anoden (+) under oksidasjon. Derfor strømmer elektronene gjennom den eksterne kretsen av elektrolytcellen fra anoden til katoden.

Likestrømbatteriet leverer energien for at elektronene skal strømme spontant fra anoden (+) til katoden (-).

Down Cell

Ned-cellen er en tilpasning av den beskrevne elektrolytcellen og brukes til industriell produksjon av metallisk Na og klorgass.

Den elektrolytiske cellen i Down har enheter som tillater oppsamling, separat, av metallisk natrium og klorgass. Denne metoden for å produsere metallisk natrium er fortsatt veldig praktisk.

Når den er frigjort ved elektrolyse, dreneres den flytende metalliske natrium, avkjøles og kuttes i blokker. Deretter lagres det i et inert medium, siden natrium kan reagere eksplosivt ved kontakt med vann eller atmosfærisk oksygen.

Klorgass produseres i industrien, hovedsakelig ved elektrolyse av natriumklorid i en billigere prosess enn produksjon av metallisk natrium.

søknader

Industriell syntese

-I industrien brukes elektrolytiske celler i elektrorefinering og elektrodeposisjon av forskjellige ikke-jernholdige metaller. Nesten all aluminium av høy renhet, kobber, sink og bly produseres industrielt i elektrolytiske celler.

-Hydrogen er produsert ved elektrolyse av vann. Denne kjemiske prosedyre brukes også til å oppnå tungt vann (D2O).

-Metaller som Na, K og Mg oppnås ved elektrolyse av smeltede elektrolytter. Også er ikke-metaller som fluorider og klorider oppnådd ved elektrolyse. I tillegg kan forbindelser som NaOH, KOH, Na2CO3 og KMnO4 de er syntetisert ved samme prosedyre.

Belegg og raffinering av metaller

-Prosessen med å belegge et lavere metall med et høyere kvalitet metall kalles elektroplettering. Hensikten med dette er å forhindre korrosjon av det nedre metallet og gjøre det mer attraktivt. Elektrolytiske celler brukes til elektroplatering for dette formålet.

-Ure metaller kan raffineres ved elektrolyse. Når det gjelder kobber, plasseres meget tynne metallplater på katoden og store stenger av uren kobber skal raffineres ved anoden..

-Bruken av finerte artikler er vanlig i samfunnet. Smykker og servise er ofte sølv; Gull er elektrodeposited i smykker og elektriske kontakter. Mange gjenstander er dekket av kobber til dekorative formål.

-Bilene har fender og andre stykker av forkromet stål. Kromet til et bilforsvar tar bare 3 sekunder med elektrodeposisjon av krom for å produsere en lys overflate på 0,0002 mm tykk.

-Den raske elektrodeposisjonen av metallet gir svarte og grove overflater. Langsom elektrodeposisjon gir glatte overflater. "Blikkbokser" er stålbelagt med tinn ved elektrolyse. Noen ganger blir disse bokser kromset i en brøkdel av et sekund med tykkelsen på det ekstremt tynne kromlaget.

referanser

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning.
  2. eMedical Prep. (2018). Anvendelser av elektrolyse. Hentet fra: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Elektrolytisk celle. Hentet fra: en.wikipedia.org
  4. Prof. Shapley P. (2012). Galvaniske og elektrolytiske celler. Hentet fra: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (N.d.). Elektrolytiske celler Hentet fra: chemed.chem.purdue.edu