Делови електролитичких ћелија, како функционише и апликације



Тхе електролитичка ћелија то је медијум у којем се енергија или електрична струја користи за обављање не-спонтане реакције оксидације и редукције. Састоји се од двије електроде: аноде и катоде.

На аноди (+) долази до оксидације, јер на овом месту неки елементи или једињења губе електроне; док је у катоди (-) редукција, јер у њој неки елементи или једињења добијају електроне.

У електролитичкој ћелији долази до разлагања неких супстанци, претходно ионизованих, кроз процес познат као електролиза.

Примена електричне струје ствара оријентацију у кретању јона у електролитичкој ћелији. Позитивно набијени иони (катиони) мигрирају у катоду набоја (-).

У међувремену, негативно набијени иони (аниони) мигрирају према напуњеној аноди (+). Овај пренос пуњења представља електричну струју (горња слика). У овом случају, електрична струја се изводи помоћу раствора електролита, који су присутни у посуди електролитичке ћелије.

Фарадаиев закон електролизе наводи да је количина супстанце која пролази кроз оксидацију или редукцију у свакој електроди директно пропорционална количини електричне енергије која пролази кроз ћелију или ћелију.

Индек

  • 1 Партс
  • 2 Како функционише електролитичка ћелија?
    • 2.1 Електролиза растопљеног натријум хлорида
    • 2.2 Доље ћелија
  • 3 Апплицатионс
    • 3.1 Индустријска синтеза
    • 3.2 Премазивање и пречишћавање метала
  • 4 Референце

Партс

Електролитска ћелија се састоји од контејнера у коме се налази материјал који ће искусити реакције изазване електричним набојем.

Посуда има пар електрода које су спојене на истосмјерну батерију. Електроде које се обично користе су инертног материјала, тј. Не интервенишу у реакцијама.

У серији са батеријом може се спојити амперметар за мерење интензитета струје која тече кроз електролитички раствор. Такође, волтметар је постављен паралелно да би се измерила разлика напона између пара електрода.

Како ради електролитичка ћелија?

Електролиза растаљеног натријум хлорида

Пожељно је да се растопљени натријум-хлорид користи за чврсти натријум-хлорид, с обзиром да овај последњи не проводи струју. Јони вибрирају унутар својих кристала, али се не могу слободно кретати.

Катодна реакција

Графитне електроде, инертни материјал, повезане су са терминалима батерије. Електрода је прикључена на позитивни терминал батерије, што чини аноду (+).

У међувремену, друга електрода је повезана на негативни терминал батерије, што чини катоду (-). Када струја из акумулатора тече, уочава се следеће:

На катоди се јавља редукција На јона (-)+, које, када добију електрон, трансформишу у метални На:

На+  +   е-   => На (л)

Сребрно-бели метални натријум лебди на растопљеном натријум хлориду.

Анодна реакција

Напротив, на аноди (+) долази до оксидације Цл-јона-, пошто губи електроне и постаје гас хлор (Цл2), процес који се манифестује појавом бледозеленог гаса на аноди. Реакција која се јавља на аноди може бити схематизована, као што је:

2Цл- => Цл2 (г) + 2 е-

Формирање металног На и Цл гаса2 из НаЦл није спонтани процес, који захтева температуре веће од 800 ° Ц. Електрична струја доводи енергију за назначену трансформацију до електрода електролитичке ћелије.

Електрони се троше на катоди (-), у процесу редукције и производе се у аноди (+) током оксидације. Дакле, електрони протичу кроз вањски круг електролитичке ћелије од аноде до катоде.

Батерија истосмјерне струје добавља енергију за електроне да се спонтано протичу од аноде (+) до катоде (-).

Довн Целл

Долна ћелија је адаптација описане електролитичке ћелије и користи се за индустријску производњу металног На и гаса хлора.

Електролитска ћелија Довн-а има уређаје који омогућавају одвојено сакупљање метала натријума и гаса хлора. Овај метод добијања металног натријума је још увек веома практичан.

Када се ослобађа електролизом, течни метални натријум се испразни, охлади и исече на блокове. Након тога се складишти у инертном медију, јер натријум може реаговати експлозивно у контакту са водом или атмосферским кисеоником.

Гасни хлор се производи у индустрији, углавном електролизом натријум хлорида у јефтинијем процесу од производње металног натријума.

Апплицатионс

Индустријска синтеза

-У индустрији, електролитичке ћелије се користе у електрорефинирању и електродепозицији различитих обојених метала. Готово сви алуминијум, бакар, цинк и олово високе чистоће се индустријски производе у електролитичким ћелијама.

-Водоник се производи електролизом воде. Ова хемијска процедура се такође користи за добијање тешке воде (Д2О).

-Метали као што су На, К и Мг добијају се електролизом растаљених електролита. Електролизом се добијају и неметали као што су флуориди и хлориди. Поред тога, једињења као што су НаОХ, КОХ, На2ЦО3 и КМнО4 синтетизују се истим поступком.

Облагање и рафинација метала

-Процес облагања нижег метала квалитетнијим металом познат је као галванизација. Сврха овога је да спријечи корозију доњег метала и учини га привлачнијим. Електролитичке ћелије се у ту сврху користе у галванизацији.

-Нечисти метали се могу пречистити електролизом. У случају бакра, на катоди се стављају врло танке металне плоче, а на аноди се рафинишу велике шипке нечистог бакра..

-Употреба фурнираних производа је уобичајена у друштву. Накит и посуђе су често сребрни; Злато се електрода ставља у накит и електричне контакте. Многи предмети су обложени бакром у декоративне сврхе.

-Аутомобили имају бокобране и друге комаде од кромираног челика. Хром аутомобилске одбране траје само 3 секунде од електродепозиције хрома да би се добила светла површина дебљине 0.0002 мм.

-Брзо електропозиционирање метала производи црне и грубе површине. Спора електрода ствара глатке површине. "Конзерве од лимова" су челика обложена лимом електролизом. Понекад се ове лименке кромирају у дјелићу секунде са дебљином изузетно танког хромног слоја.

Референце

  1. Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг.
  2. еМедицал Преп. (2018). Апплицатионс оф Елецтролисис. Преузето са: емедицалпреп.цом
  3. Википедиа. (2018). Електролитичка ћелија. Преузето са: ен.википедиа.орг
  4. Схаплеи П. (2012). Галванске и електролитичке ћелије. Добављено из: бутане.цхем.уиуц.еду
  5. Боднер Ресеарцх Веб. (с.ф.). Електролитичке ћелије Преузето са: цхемед.цхем.пурдуе.еду