Elektrolüütilised raku osad, kuidas see toimib ja rakendused



The elektrolüütiline rakk see on keskkond, kus kasutatakse mitte-spontaanset oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsiooni energia või elektrivool. See koosneb kahest elektroodist: anoodist ja katoodist.

Anoodi (+) oksüdeerumine toimub, kuna selles kohas kaotavad mõned elemendid või ühendid elektroni; arvestades, et katoodis (-) väheneb see, kuna selles mõningaid elemente või ühendeid saadakse elektronid.

Elektrolüütilises rakus toimub mõne eelnevalt ioniseeritud aine lagunemine elektrolüüsi teel tuntud protsessi kaudu.

Elektrivoolu rakendamine annab orientatsiooni ioonide liikumisele elektrolüütilises rakus. Positiivselt laetud ioonid (katioonid) liiguvad laengukoodile (-).

Samal ajal migreeruvad negatiivselt laetud ioonid (anioonid) laetud anoodi (+) suunas. See laadimisülekanne kujutab endast elektrivoolu (ülemine pilt). Sellisel juhul juhitakse elektrit elektrolüütiliste lahustega, mis on elektrolüütilise raku mahutis.

Faraday elektrolüüsi seadus sätestab, et aine kogus, mis läbib oksüdatsiooni või väheneb igas elektroodis, on otseselt proportsionaalne rakuga või rakuga läbitava elektri kogusega..

Indeks

  • 1 Osad
  • 2 Kuidas elektrolüütiline rakk töötab?
    • 2.1 Sulanud naatriumkloriidi elektrolüüs
    • 2.2
  • 3 Rakendused
    • 3.1 Tööstuslik süntees
    • 3.2 Metallide katmine ja rafineerimine
  • 4 Viited

Osad

Elektrolüütiline rakk koosneb mahutist, kus materjal, mis hakkab kogema elektrilaengu poolt põhjustatud reaktsioone, on paigutatud.

Laeval on paar elektroode, mis on ühendatud alalisvoolu patareiga. Tavaliselt kasutatavad elektroodid on inertsest materjalist, st nad ei sekku reaktsioonidesse.

Akumulaatoriga saab seeriaga ühendada elektrolüütilises lahuses voolava voolu intensiivsuse mõõtmiseks. Samuti pannakse paralleelselt voltmeeter, et mõõta elektroodipaaride pingeerinevust.

Kuidas elektrolüütiline rakk töötab?

Sulanud naatriumkloriidi elektrolüüs

Eelistatav on kasutada sulatatud naatriumkloriidi tahkele naatriumkloriidile, kuna viimane ei juhi elektrit. Ioonid vibreerivad nende kristallide sees, kuid nad ei saa vabalt liikuda.

Katoodi reaktsioon

Grafiitelektroodid, inertne materjal, on ühendatud aku klemmidega. Aku positiivse klemmiga on ühendatud elektrood, mis moodustab anoodi (+)..

Samal ajal on teine ​​elektrood ühendatud aku negatiivse klemmiga, mis moodustab katoodi (-). Kui aku voolab voolu, järgitakse järgmist:

Katooni (-) juures esineb Na-iooni redutseerimine.+, mis siis, kui nad saavad elektroni, muunduvad metalliliseks Na:

Na+  +   e-   => Na (l)

Hõbedavalge metallilise naatriumi ujumine sulas naatriumkloriidil.

Anoodi reaktsioon

Vastupidi, anoodil (+) ilmneb Cl iooni oksüdatsioon-, kuna see kaotab elektronid ja muutub kloorgaasiks (Cl2) protsess, mis avaldub kahvaturohelise gaasi ilmumisega anoodile. Anoodil tekkivat reaktsiooni võib skemaatiliselt skeemida:

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

Metallilise Na ja Cl gaasi moodustumine2 NaCl-st ei ole spontaanne protsess, mis nõuab temperatuuri, mis on kõrgem kui 800 ° C. Elektrivool varustab elektrolüüsielemendi elektroodides ilmnenud transformatsiooni jaoks energiat.

Elektronid tarbitakse katoodis (-), redutseerimisprotsessis ja toodetakse oksüdatsiooni ajal anoodis (+). Seetõttu voolavad elektronid elektrolüütilise raku välise vooluahela kaudu anoodist katoodini.

Alalisvoolu patarei annab elektronidele energiat, mis voolavad spontaanselt anoodilt (+) katoodile (-).

Down Cell

Down-rakk on kirjeldatud elektrolüüsielemendi kohandamine ja seda kasutatakse metallilise Na ja kloorgaasi tööstuslikuks tootmiseks.

Downi elektrolüüsikambris on seadmeid, mis võimaldavad eraldi koguda metallist naatrium- ja kloorgaasi. See meetod metallilise naatriumi valmistamiseks on endiselt väga praktiline.

Kui see on elektrolüüsi käigus vabanenud, kuivatatakse vedel metalliline naatrium, jahutatakse ja lõigatakse plokkideks. Seejärel hoitakse seda inertses keskkonnas, kuna naatrium võib reageerida vee või atmosfääri hapnikuga plahvatuslikult.

Tööstuses toodetakse kloorgaasi, peamiselt naatriumkloriidi elektrolüüsi abil odavamas protsessis kui metallilise naatriumi tootmine.

Rakendused

Tööstuslik süntees

-Tööstuses kasutatakse elektrolüütilisi rakke mitmesuguste värviliste metallide elektrifitseerimiseks ja elektriliseks paigutamiseks. Peaaegu kõik kõrge puhtusastmega alumiinium, vask, tsink ja plii toodetakse elektrolüütilistes rakkudes tööstuslikult.

-Vesinikku toodetakse vee elektrolüüsi teel. Seda keemilist protseduuri kasutatakse ka raske vee saamiseks (D2O).

-Metallid, nagu Na, K ja Mg, saadakse sulanud elektrolüütide elektrolüüsi teel. Samuti saadakse elektrolüüsi teel mittemetalle, näiteks fluoriide ja kloriide. Lisaks on sellised ühendid nagu NaOH, KOH, Na2CO3 ja KMnO4 need sünteesitakse sama protseduuriga.

Metallide katmine ja rafineerimine

-Madalama metalli kõrgema kvaliteediga metalli katmisprotsess on tuntud kui galvaniseerimine. Selle eesmärk on vältida alumiiniumi korrosiooni ja muuta see atraktiivsemaks. Selleks kasutatakse elektrolüütilisi rakke.

-Puhastamata metalle saab rafineerida elektrolüüsi teel. Vase puhul asetatakse katoodile väga õhukesed metallist lehed ja anoodil tuleb rafineerida suured ebapuhta vase vardad..

-Spoonitud esemete kasutamine on ühiskonnas tavaline. Ehted ja lauanõud on sageli hõbedad; Kuld on elektriseadmetes ehted ja elektrikontaktid. Paljud objektid on dekoratiivsetel eesmärkidel kaetud vasega.

-Autodel on tiivik ja muud kroomitud terasest tükid. Autode kaitse kroom võtab vaid 3 sekundit kroomi elektroodepositsiooni, et saada 0,0002 mm paksune helge pind.

-Metalli kiire elektrodepositsioon tekitab musti ja töötlemata pindu. Aeglane elektrodepositsioon tekitab siledad pinnad. "Tina purgid" on terasega kaetud elektrolüüsiga. Mõnikord on need purgid kroomitud sekundi murdosa äärmiselt õhukese kroomikihi paksusega.

Viited

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Keemia (8. väljaanne). KESKMINE Õppimine.
  2. eMedical Prep. (2018). Elektrolüüsi rakendused. Välja otsitud andmebaasist: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Elektrolüütiline rakk. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
  4. Prof. Shapley P. (2012). Galvaanilised ja elektrolüütilised rakud. Välja otsitud andmebaasist: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodneri teadusveeb. (s.f.). Elektrolüütilised rakud Välja otsitud andmebaasist: chemed.chem.purdue.edu