- Deli
- Kako deluje elektrolitska celica?
- Elektroliza staljenega natrijevega klorida
- Katodna reakcija
- Anodna reakcija
- Down Cell
- Prijave
- Industrijske sinteze
- Prevleka in rafiniranje kovin
- Reference
Elektrolitska celica je medij, kjer je uporabljena energija ali električnega toka za izvedbo reakcije na oksidni zmanjšanja niso spontano. Sestavljen je iz dveh elektrod: anode in katode.
Na anodi (+) pride do oksidacije, saj na tem mestu nekateri elementi ali spojine izgubijo elektrone; medtem ko je v katodi (-) redukcija, saj v njej nekateri elementi ali spojine pridobivajo elektrone.
Vir: RodEz2, iz Wikimedia Commons
V elektrolitični celici se razkroj nekaterih snovi, prej ioniziranih, zgodi s postopkom, znanim kot elektroliza.
Uporaba električnega toka ustvarja orientacijo v gibanju ionov v elektrolitski celici. Pozitivno nabiti ioni (kationi) selijo proti polnilni katodi (-).
Medtem negativno nabiti ioni (anioni) selijo proti napolnjeni anodi (+). Ta prenos naboja predstavlja električni tok (zgornja slika). V tem primeru električni tok poteka z raztopinami elektrolitov, ki so prisotni v posodi elektrolitske celice.
Faradayev zakon o elektrolizi določa, da je količina snovi, ki se na vsaki elektrodi podvrže oksidaciji ali redukciji, neposredno sorazmerna s količino električne energije, ki gre skozi celico ali celico.
Deli
Elektrolitična celica je sestavljena iz posode, v kateri se odloži material, ki bo podvržen reakcijam, ki jih povzroči električni naboj.
V posodi je par elektrod, ki so povezane z baterijo z enosmernim tokom. Elektrode, ki jih običajno uporabljamo, so narejene iz inertnega materiala, torej ne sodelujejo v reakcijah.
Z baterijo lahko zaporedno priključite ampermeter za merjenje intenzitete toka, ki teče skozi raztopino elektrolita. Vzporedno je nameščen tudi voltmeter za merjenje razlike napetosti med parom elektrod.
Kako deluje elektrolitska celica?
Elektroliza staljenega natrijevega klorida
Staljeni natrijev klorid ima prednost pred trdnim natrijevim kloridom, saj slednji ne vodi električne energije. Ioni vibrirajo znotraj vaših kristalov, vendar se ne morejo premikati.
Katodna reakcija
Elektrode iz grafita, inertnega materiala, so povezane na sponke akumulatorja. Elektroda je priključena na pozitivni terminal akumulatorja, ki predstavlja anodo (+).
Medtem je druga elektroda priključena na negativni terminal akumulatorja, ki predstavlja katodo (-). Ko tok teče iz baterije, opazimo naslednje:
V katodi (-) pride do redukcije iona Na + , ki se ob pridobitvi elektrona pretvori v kovinski Na:
Na + + e - => Na (l)
Srebrno bel kovinski natrij lebdi na vrhu staljenega natrijevega klorida.
Anodna reakcija
Nasprotno, v anodi (+) poteka oksidacija Cl - iona , saj izgubi elektrone in se pretvori v plin klora (Cl 2 ), proces, ki se kaže s pojavom plinova na anodi bledo zelena barva. Reakcijo, ki se pojavi na anodi, lahko opišemo na naslednji način:
2Cl - => Cl 2 (g) + 2 e -
Nastajanje kovinskega plina Na in Cl 2 iz NaCl ni spontani proces, za katerega so potrebne temperature, višje od 800 ° C. Električni tok oskrbuje z energijo za prikazano transformacijo, ki se izvede na elektrodah elektrolitske celice.
Elektroni se v procesu redukcije porabijo na katodi (-) in nastanejo na anodi (+) med oksidacijo. Zato elektroni tečejo po zunanjem vezju elektrolitske celice od anode do katode.
Baterija z enosmernim tokom napaja energijo, da elektroni ne spontano tečejo od anode (+) do katode (-).
Down Cell
Down celica je prilagoditev elektrolitske celice, opisane in uporabljene za industrijsko proizvodnjo kovinskega plina Na in klora.
Dolenova elektrolitska celica ima naprave, ki omogočajo ločeno zbiranje kovinskih plinov natrija in klora. Ta metoda pridobivanja kovinskega natrija je še vedno zelo praktična.
Ko se elektroliza sprosti, se tekoči kovinski natrij odcedi, ohladi in razreže na bloke. Kasneje ga shranimo v inertnem mediju, saj natrij lahko eksplozivno reagira s stikom z vodo ali atmosferskim kisikom.
Plin klor se v industriji proizvaja predvsem z elektrolizo natrijevega klorida v cenejšem postopku kot pri proizvodnji kovinskega natrija.
Prijave
Industrijske sinteze
-V industriji se elektrolitske celice uporabljajo pri prečiščevanju in galvanizaciji različnih barvnih kovin. Skoraj vsi aluminij, baker, cink in svinec visoke čistosti se industrijsko proizvajajo v elektrolitskih celicah.
-V vodik nastaja z elektrolizo vode. Ta kemični postopek se uporablja tudi pri pridobivanju težke vode (D 2 O).
-Metal, kot so Na, K in Mg, dobimo z elektrolizo staljenih elektrolitov. Tudi nekovine, kot so fluoridi in kloridi, se pridobivajo z elektrolizo. Nadalje, spojine, kot NaOH, KOH, Na 2 CO 3 in KMnO 4 sintetiziramo po enakem postopku.
Prevleka in rafiniranje kovin
-Postopek nanašanja slabše kovine z bolj kakovostno kovino poznamo kot galvansko oblaganje. Namen tega je preprečiti korozijo spodnje kovine in jo narediti bolj privlačno. V ta namen se pri elektrolitskih celicah uporabljajo elektrolitske celice.
-Nečiste kovine se lahko rafinirajo z elektrolizo. V primeru bakra so na katodi nameščene zelo tanke pločevine, na anodi pa velike palice nečistega bakra.
-Uporaba furniranih predmetov je v družbi pogosta. Nakit in namizni pribor so ponavadi srebrni; zlato je elektrodeponirano na nakitu in električnih stikih. Številni predmeti so pokriti z bakrom za dekorativne namene.
- Avtomobili imajo kromirane jeklene blatnike in druge dele. Kromirana obloga avtomobila odbijača potrebuje samo 3 sekunde kromirane elektrodepozicije, da nastane sijoča površina 0,0002 mm.
- Hitra elektrodepozicija kovine ustvarja črne in grobe površine. Počasno elektrodepozicija ustvarja gladke površine. "Pločevinke iz pločevinke" so izdelane iz jekla, prevlečenega s kositrom z elektrolizo. Včasih so te pločevine kromirane v delčku sekunde, debelina kromirane plasti pa je izjemno tanka.
Reference
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
- eMedical Prep. (2018). Uporaba elektrolize. Pridobljeno: emedicalprep.com
- Wikipedija. (2018). Elektrolitična celica. Pridobljeno: en.wikipedia.org
- Prof. Shapley P. (2012). Galvanske in elektrolitske celice. Pridobljeno: butane.chem.uiuc.edu
- Bodner Research Web. (sf). Elektrolitične celice. Pridobljeno: chemed.chem.purdue.edu