Elektrolyysikennon osat, miten se toimii ja sovellukset

elektrolyysikenno se on väliaine, jossa käytetään energiaa tai sähkövirtaa ei-spontaanin hapetus-pelkistysreaktion suorittamiseksi. Se koostuu kahdesta elektrodista: anodista ja katodista.

Anodia (+) hapetettaessa tapahtuu, koska tässä paikassa jotkut elementit tai yhdisteet menettävät elektroneja; kun taas katodissa (-) pelkistys, koska siinä on joitakin elementtejä tai yhdisteitä, saavat elektroneja.

Elektrolyysikennossa tapahtuu eräiden aiemmin ionisoituneiden aineiden hajoaminen elektrolyysimenetelmän kautta.

Sähkövirran käyttäminen tuottaa orientaation ionien liikkeessä elektrolyysikennossa. Positiivisesti varautuneet ionit (kationit) siirtyvät latauskatodiin (-).

Samalla negatiivisesti varautuneet ionit (anionit) siirtyvät kohti varautunutta anodia (+). Tämä varaussiirto muodostaa sähkövirran (ylhäältä kuva). Tässä tapauksessa sähkövirta johdetaan elektrolyyttiliuoksilla, jotka ovat elektrolyysikennon säiliössä.

Faradayn elektrolyysilainsäädännössä todetaan, että jokaisen elektrodin hapettumisen tai pelkistyksen kohteena olevan aineen määrä on suoraan verrannollinen solun tai solun läpi kulkevan sähkön määrään.

indeksi

• 1 Osat
• 2 Miten elektrolyysikenno toimii?
  • 2.1 Sulan natriumkloridin elektrolyysi
  • 2.2 Alasolu
• 3 Sovellukset
  • 3.1 Teollisuuden synteesi
  • 3.2 Metallien pinnoitus ja jalostus
• 4 Viitteet

osat

Elektrolyyttikenno koostuu säiliöstä, jossa materiaali, joka kokee sähköisen varauksen aiheuttamat reaktiot, tallennetaan.

Aluksessa on pari elektrodia, jotka on kytketty tasavirtaakkuun. Tavallisesti käytetyt elektrodit ovat inertistä materiaalia, eli ne eivät vaikuta reaktioihin.

Paristojen kanssa voidaan kytkeä ampeerimittari mittaamaan elektrolyysiliuoksen läpi virtaavan virran voimakkuus. Myös jännitemittari sijoitetaan rinnakkain elektrodiparin välisen jänniteeron mittaamiseksi.

Miten elektrolyysikenno toimii?

Sulan natriumkloridin elektrolyysi

On edullista käyttää sulaa natriumkloridia kiinteään natriumkloridiin, koska jälkimmäinen ei johda sähköä. Ionit värisevät kiteensä sisällä, mutta ne eivät voi vapaasti liikkua.

Katodireaktio

Grafiittielektrodit, inertti materiaali, on liitetty akun liittimiin. Elektrodi on kytketty akun positiiviseen napaan, joka muodostaa anodin (+).

Samaan aikaan toinen elektrodi on kytketty akun negatiiviseen napaan, joka muodostaa katodin (-). Kun akun virtausvirta tulee, seuraa seuraavaa:

Na-ionin pelkistyminen tapahtuu katodissa (-)⁺, mikä kun he saavat elektronin, ne muuttuvat metalliseksi Na: ksi:

na⁺  +   ja^-   => Na (l)

Hopeanvalkoinen metalli-natrium ui sulassa natriumkloridissa.

Anodireaktio

Päinvastoin, anodissa (+) tapahtuu Cl-ionin hapettuminen^-, koska se menettää elektroneja ja muuttuu kloorikaasuksi (Cl₂) prosessi, joka ilmenee vaalean vihreän kaasun ulkonäönä anodissa. Anodissa tapahtuva reaktio voidaan kaaviota, kuten tämä:

2cl^- => Cl₂ (g) + 2 e^-

Metallisen Na- ja Cl-kaasun muodostuminen₂ NaCl: sta ei ole spontaani prosessi, joka vaatii lämpötiloja, jotka ovat yli 800 ° C. Sähkövirta syöttää energiaa elektrolyysikennon elektrodeissa tapahtuneelle osoitetulle muunnokselle.

Elektronit kulutetaan katodissa (-) pelkistysprosessissa ja ne tuotetaan anodissa (+) hapettumisen aikana. Siksi elektronit virtaavat elektrolyysikennon ulkoisen piirin läpi anodista katodiin.

Tasavirta-akku syöttää energiaa elektronien virtaamaan spontaanisti anodista (+) katodiin (-).

Alasolu

Down-solu on kuvattua elektrolyyttikennoa vastaava ja sitä käytetään metallisen Na- ja kloorikaasun teolliseen tuotantoon.

Downin elektrolyysikennossa on laitteita, jotka mahdollistavat metallisen natrium- ja kloorikaasun keräämisen erikseen. Tämä menetelmä metallisen natriumin tuottamiseksi on edelleen hyvin käytännöllinen.

Kun se on vapautettu elektrolyysin avulla, nestemäinen metallinen natrium poistetaan, jäähdytetään ja leikataan lohkoiksi. Sen jälkeen se varastoidaan inertissä väliaineessa, koska natrium voi reagoida räjähdysmäisesti kosketuksessa veden tai ilmakehän hapen kanssa.

Kloorikaasua tuotetaan teollisuudessa pääasiassa natriumkloridin elektrolyysillä halvemmalla prosessilla kuin metallisen natriumin tuotanto.

sovellukset

Teollisuuden synteesi

-Teollisuudessa elektrolyyttisiä soluja käytetään erilaisten ei-rautametallien sähkötekniseen jalostukseen ja sähköasentamiseen. Lähes kaikki korkean puhtausasteen alumiini, kupari, sinkki ja lyijy tuotetaan teollisesti elektrolyyttisissä soluissa.

-Vetyä tuotetaan veden elektrolyysillä. Tätä kemiallista menetelmää käytetään myös raskaan veden saamiseksi (D₂O).

-Metallit, kuten Na, K ja Mg, saadaan sulan elektrolyytin elektrolyysillä. Myös ei-metallit, kuten fluoridit ja kloridit, saadaan elektrolyysillä. Lisäksi yhdisteet, kuten NaOH, KOH, Na₂CO₃ ja KMnO₄ ne syntetisoidaan samalla menettelyllä.

Metallien pinnoitus ja jalostus

-Alemman metallin päällystysprosessi korkeamman laadun metallilla tunnetaan elektrolyyttinä. Tämän tarkoituksena on estää alemman metallin korroosio ja tehdä siitä houkuttelevampi. Tätä tarkoitusta varten elektrolyyttisissä soluissa käytetään elektrolyyttisiä soluja.

-Epäpuhtaita metalleja voidaan puhdistaa elektrolyysillä. Kuparin tapauksessa katodiin asetetaan hyvin ohuita metallilevyjä ja anodissa on puhdistettava suuria epäpuhtaita kuparia..

-Viilutuotteiden käyttö on yleistä yhteiskunnassa. Korut ja astiat ovat usein hopeaa; Kulta on sähkötoiminen koruissa ja sähkökontakteissa. Monet esineet on peitetty kuparilla koristetarkoituksiin.

-Autoissa on lokasuoja ja muut kromattua terästä olevat kappaleet. Auton puolustuksen kromi kestää vain 3 sekuntia kromin sähköasennusta, jolloin saadaan 0,0002 mm paksu kirkas pinta.

-Metallin nopea elektrodepositio tuottaa mustia ja karkeita pintoja. Hidas elektrodepositio tuottaa sileitä pintoja. "Tölkitölkit" ovat terästä, joka on päällystetty tinalla elektrolyysillä. Joskus nämä tölkit kromataan sekunnin murto-osassa erittäin ohuen kromikerroksen paksuudella.

viittaukset

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning.
2. eMedical Prep. (2018). Elektrolyysin sovellukset. Haettu osoitteesta: emedicalprep.com
3. Wikipedia. (2018). Elektrolyyttinen solu. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Prof. Shapley P. (2012). Galvaaniset ja elektrolyyttiset solut. Haettu osoitteesta butane.chem.uiuc.edu
5. Bodnerin tutkimusverkosto. (N.D.). Elektrolyyttiset solut Haettu osoitteesta chemed.chem.purdue.edu