Elektrolytiske celledele, hvordan det fungerer og applikationer



den elektrolytisk celle det er et medium, hvor energien eller en elektrisk strøm bruges til at udføre en ikke-spontan oxidationsreduktionsreaktion. Den består af to elektroder: anoden og katoden.

Ved anoden (+) forekommer oxidation, da nogle steder eller forbindelser mister elektroner på dette sted; mens i katoden (-) reduktionen, da nogle elementer eller forbindelser får elektroner i det.

I elektrolytcellen forekommer nedbrydning af nogle stoffer, der tidligere er ioniseret, gennem en proces kendt som elektrolyse.

Anvendelsen af ​​den elektriske strøm giver en orientering i ionernes bevægelse i elektrolytcellen. Positivt ladede ioner (kationer) migrerer til ladningskatoden (-).

I mellemtiden migrerer de negativt ladede ioner (anioner) mod den ladede anode (+). Denne overførselsoverførsel udgør en elektrisk strøm (topbillede). I dette tilfælde ledes den elektriske strøm af elektrolytløsninger, der er til stede i beholderen i den elektrolytiske celle.

Faradays elektrolyselov bestemmer, at mængden af ​​stof, der undergår oxidation eller reduktion i hver elektrode, er direkte proportional med mængden af ​​elektricitet, der passerer gennem cellen eller cellen.

indeks

  • 1 dele
  • 2 Hvordan en elektrolytisk celle virker?
    • 2.1 Elektrolyse af smeltet natriumchlorid
    • 2.2 Down Cell
  • 3 applikationer
    • 3.1 Industriel syntese
    • 3.2 Belægning og raffinering af metaller
  • 4 referencer

dele

En elektrolytisk celle er sammensat af en beholder, hvor materialet, der vil opleve de reaktioner, der induceres af den elektriske ladning, deponeres.

Fartøjet har et par elektroder, der er forbundet til et likestrømsbatteri. De elektroder, der normalt anvendes, er af et inert materiale, det vil sige, at de ikke griber ind i reaktionerne.

I serie med batteriet kan et ammeter tilsluttes for at måle strømstyrken, der strømmer gennem elektrolytopløsningen. Derudover placeres et voltmeter parallelt for at måle spændingsforskellen mellem elektroden.

Hvordan en elektrolytisk celle virker?

Elektrolyse af smeltet natriumchlorid

Det foretrækkes at anvende det smeltede natriumchlorid til det faste natriumchlorid, da sidstnævnte ikke udfører elektricitet. Ionerne vibrere inde i deres krystaller, men de er ikke fri til at bevæge sig.

Katode reaktion

Grafitelektroderne, et inert materiale, er forbundet til batteriets klemmer. En elektrode er forbundet til batteriets positive klemme, der udgør anoden (+).

I mellemtiden er den anden elektrode forbundet til batteriets negative terminal, der udgør katoden (-). Når strømmen kommer fra batteriet strømmer, observeres følgende:

En reduktion af Na-ion forekommer ved katoden (-)+, som når de får en elektron, omdannes de til metallisk Na:

na+  +   og-   => Na (l)

Sølvhvid metallisk natrium flyder på smeltet natriumchlorid.

Anode reaktion

Tværtimod forekommer oxidationen af ​​Cl-ion ved anoden (+)-, da det taber elektroner og bliver klorgas (Cl2), en proces manifesteret af udseendet af en lysegrøn gas ved anoden. Reaktionen, der forekommer ved anoden, kan skematiseres som følger:

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

Dannelsen af ​​metallisk Na og Cl gas2 fra NaCl er ikke en spontan proces, der kræver temperaturer over 800 ºC. Den elektriske strøm forsyner energien for den angivne transformation til at forekomme i elektroderne i elektrolytcellen.

Elektronerne forbruges ved katoden (-) i reduktionsprocessen og produceres ved anoden (+) under oxidation. Derfor strømmer elektronerne gennem elektrolytcelleens ydre kredsløb fra anoden til katoden.

Strømstrømbatteriet leverer energien til elektronerne til at strømme spontant fra anoden (+) til katoden (-).

Down Cell

Down-cellen er en tilpasning af den beskrevne elektrolytcelle og anvendes til industriel produktion af metallisk Na- og chlorgas.

Den elektrolytiske celle i Down har anordninger, der tillader indsamling, separat, af metallisk natrium og chlorgas. Denne metode til fremstilling af metallisk natrium er stadig meget praktisk.

Når det er frigivet ved elektrolyse, drænes det flydende metalliske natrium, afkøles og skæres i blokke. Derefter opbevares det i et inert medium, da natrium kan reagere eksplosivt ved kontakt med vand eller atmosfærisk oxygen.

Klorgas fremstilles i industrien, hovedsagelig ved elektrolyse af natriumchlorid i en billigere proces end produktionen af ​​metallisk natrium.

applikationer

Industriel syntese

-I industrien anvendes elektrolytiske celler ved elektrorefinering og elektrodeposition af forskellige ikke-jernholdige metaller. Næsten al høj renhed aluminium, kobber, zink og bly produceres industrielt i elektrolytiske celler.

-Hydrogen fremstilles ved elektrolyse af vand. Denne kemiske procedure anvendes også til at opnå tungt vand (D2O).

-Metaller som Na, K og Mg opnås ved elektrolyse af smeltede elektrolytter. Desuden opnås ikke-metaller som fluorider og chlorider ved elektrolyse. Derudover kan forbindelser såsom NaOH, KOH, Na2CO3 og KMnO4 de syntetiseres ved samme procedure.

Belægning og raffinering af metaller

-Processen med belægning af et lavere metal med et metal af højere kvalitet er kendt som galvanisering. Formålet med dette er at forhindre korrosion af det nedre metal og gøre det mere attraktivt. Elektrolytiske celler anvendes til elektroplating til dette formål.

-Ure metaller kan raffineres ved elektrolyse. I tilfælde af kobber anbringes meget tynde metalplader på katoden, og store stænger af uren kobber skal raffineres ved anoden..

-Anvendelsen af ​​finerede artikler er almindelig i samfundet. Smykker og porcelæn er ofte sølv; Guld er elektro-deponeret i smykker og elektriske kontakter. Mange genstande er dækket af kobber til dekorative formål.

-Bilerne har fender og andre stykker af forkromet stål. En bilforsvars krom tager kun 3 sekunder elektrodeposition af krom for at producere en lys overflade på 0,0002 mm tykt.

-Den hurtige elektrodeposition af metalet producerer sorte og ru overflader. Langsom elektrodeposition producerer glatte overflader. "Tincans" er stålbelagt med tin ved elektrolyse. Sommetider er disse dåser forkromet i en brøkdel af et sekund med tykkelsen af ​​det ekstremt tynde kromlag.

referencer

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning.
  2. eMedical Prep. (2018). Anvendelser af 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