Части от електролитни клетки, как работи и приложения



на електролитна клетка това е среда, в която енергията или електрическият ток се използват за извършване на спонтанна окислително-редукционна реакция. Състои се от два електрода: анод и катод.

При анода (+) възниква окисляване, тъй като на този сайт някои елементи или съединения губят електрони; докато в катода (-), редукцията, тъй като в нея някои елементи или съединения получават електрони.

В електролитната клетка се получава разлагане на някои вещества, предварително йонизирани, чрез процес, известен като електролиза.

Прилагането на електрическия ток предизвиква ориентация в движението на йони в електролитната клетка. Положително заредените йони (катиони) мигрират към зарядния катод (-).

Междувременно отрицателно заредените йони (аниони) мигрират към заредения анод (+). Този пренос на заряд представлява електрически ток (отгоре изображение). В този случай електрическият ток се провежда чрез електролитни разтвори, намиращи се в контейнера на електролитната клетка.

Законът за електролизата на Фарадей посочва, че количеството вещество, което претърпява окисление или редукция във всеки електрод, е право пропорционално на количеството електричество, което преминава през клетката или клетката.

индекс

  • 1 Части
  • 2 Как работи електролитна клетка?
    • 2.1 Електролиза на стопен натриев хлорид
    • 2.2 Клетка надолу
  • 3 Приложения
    • 3.1 Индустриален синтез
    • 3.2 Покритие и рафиниране на метали
  • 4 Препратки

части

Електролитна клетка се състои от контейнер, в който се отлага материалът, който ще изпита реакциите, предизвикани от електрическия заряд.

Съдът има двойка електроди, които са свързани към батерия с постоянен ток. Електродите, които обикновено се използват, са от инертен материал, т.е. те не се намесват в реакциите.

В последователност с батерията може да бъде свързан амперметър за измерване на интензитета на тока, протичащ през електролитен разтвор. Също така, успоредно се поставя волтметър за измерване на разликата в напрежението между двойката електроди.

Как работи електролитна клетка?

Електролиза на стопен натриев хлорид

Предпочита се разтопеният натриев хлорид да се използва за твърдия натриев хлорид, тъй като последният не провежда електричество. Йоните вибрират в кристалите си, но не могат да се движат свободно.

Катодна реакция

Графитните електроди, инертен материал, са свързани към изводите на батерията. Електродът е свързан към положителния извод на батерията, съставляващ анода (+).

Междувременно, другият електрод е свързан към отрицателния извод на батерията, съставлявайки катода (-). Когато токът, идващ от батерията, тече, се наблюдава следното:

На катод (-) възниква редукция на Na-йона+, които, когато получат електрон, се трансформират в метален Na:

Na+  +   и-   => Na (l)

Сребро-бял метален натрий плува върху стопен натриев хлорид.

Анодна реакция

Напротив, при анода (+) настъпва окисляването на Cl-йона-, тъй като губи електрони и става хлорен газ (Cl2), процес, проявяващ се с появата на бледозелен газ на анода. Реакцията, която се случва на анода, може да бъде схематизирана, като това:

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

Образуването на метален Na и Cl газ2 от NaCl не е спонтанен процес, който изисква температури по-високи от 800 ° C. Електрическият ток доставя енергията за посочената трансформация в електродите на електролитната клетка.

Електроните се консумират в катода (-), в процеса на редукция и се произвеждат в анода (+) по време на окислението. Следователно, електроните преминават през външната верига на електролитната клетка от анода към катода.

Батерията с постоянен ток доставя енергия за електроните да текат спонтанно от анода (+) към катода (-).

Клетка надолу

Клетката Down е адаптация на описаната електролитна клетка и се използва за промишлено производство на метален Na и хлорен газ.

Електролитната клетка на Down има устройства, които позволяват отделно събиране на метален натрий и хлорен газ. Този метод за получаване на метален натрий е все още много практичен.

След като се освободи чрез електролиза, течният метален натрий се отцежда, охлажда и нарязва на блокове. След това се съхранява в инертна среда, тъй като натрий може да реагира експлозивно при контакт с вода или атмосферен кислород.

Газовият газ се произвежда в промишлеността, главно чрез електролиза на натриев хлорид в по-евтин процес от производството на метален натрий..

приложения

Индустриален синтез

-В промишлеността електролитни клетки се използват за електроочистване и електроосаждане на различни цветни метали. Почти всички алуминий, мед, цинк и олово с висока чистота се произвеждат индустриално в електролитни клетки.

-Водородът се получава чрез електролиза на водата. Тази химична процедура се използва и за получаване на тежка вода (D2О).

-Метали като Na, K и Mg се получават чрез електролиза на разтопени електролити. Също така чрез електролиза се получават неметали като флуориди и хлориди. В допълнение, съединения като NaOH, КОН, Na2CO3 и KMnO4 те се синтезират по същата процедура.

Покритие и рафиниране на метали

-Процесът на покриване на по-нисък метал с по-висококачествен метал е известен като галванично покритие. Целта на това е да предотврати корозията на долния метал и да я направи по-привлекателна. За тази цел се използват електролитни клетки в галванопластиката.

-Нечистните метали могат да бъдат пречистени чрез електролиза. В случая на мед, върху катода се поставят много тънки метални листове, а на анода се пречистват големи пръчки от нечиста мед..

-Използването на фурнировани изделия е често срещано явление в обществото. Бижутата и прибори за хранене често са сребърни; Златото е електроосадено в бижута и електрически контакти. Много предмети са покрити с мед за декоративни цели.

-Автомобилите имат калници и други части от хромирана стомана. Хромът на автомобилната защита отнема само 3 секунди от електроосаждането на хром, за да се получи ярка повърхност с дебелина 0,0002 mm.

-Бързото електроосаждане на метала произвежда черни и груби повърхности. Бавното електронизиране води до гладки повърхности. "Консервните кутии" са стомана, покрита с калай чрез електролиза. Понякога тези кутии са хромирани в част от секундата с дебелината на изключително тънкия хромов слой.

препратки

  1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
  2. eMedical Prep. (2018). Приложения на електролиза. Изтеглено от: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Електролитна клетка. Изтеглено от: en.wikipedia.org
  4. Проф. Шапли П. (2012). Галванични и електролитни клетки. Изтеглено от: butane.chem.uiuc.edu
  5. Изследователска мрежа на Bodner. (Н.О.). Електролитни клетки Изтеглено от: chemed.chem.purdue.edu