Elektrolytiska celldelar, hur det fungerar och applikationer



den elektrolytisk cell det är ett medium där energin eller en elektrisk ström används för att utföra en icke-spontan oxidations-reduktionsreaktion. Den består av två elektroder: anoden och katoden.

Vid anoden (+) uppstår oxidation, eftersom vissa element eller föreningar förlorar elektroner på denna sida; medan i katoden (-) minskningen, eftersom vissa element eller föreningar i sig erhåller elektroner.

I elektrolytcellen förekommer sönderdelning av några substanser, som tidigare ioniserats, genom en process som kallas elektrolys.

Appliceringen av den elektriska strömmen ger en orientering i jonernas rörelse i elektrolytcellen. Positivt laddade joner (katjoner) migrerar till laddningskatoden (-).

Under tiden migrerar de negativt laddade joner (anjoner) mot laddade anoden (+). Denna laddningsöverföring utgör en elektrisk ström (toppbild). I detta fall utförs den elektriska strömmen av elektrolytlösningar, närvarande i behållaren hos elektrolytcellen.

Faraday lagar elektrolys anges att mängden substans som undergår oxidation eller reduktion vid varje elektrod är direkt proportionell mot mängden av elektricitet som passerar genom cellen eller cell.

index

  • 1 delar
  • 2 Hur en elektrolytisk cell fungerar?
    • 2.1 Elektrolys av smält natriumklorid
    • 2,2 nedcell
  • 3 applikationer
    • 3.1 Industriell syntes
    • 3.2 Beläggning och raffinering av metaller
  • 4 referenser

delar

En elektrolytisk cell består av en behållare där materialet som kommer att uppleva reaktionerna som induceras av den elektriska laddningen deponeras.

Fartyget har ett par elektroder som är anslutna till ett likströmsbatteri. De elektroder som vanligtvis används är av ett inert material, det vill säga de intervenerar inte i reaktionerna.

I serie med batteriet kan en ammeter anslutas för att mäta strömstyrkan som strömmar genom elektrolytlösningen. Dessutom placeras en voltmätare parallellt för att mäta spänningsskillnaden mellan elektrodparet.

Hur en elektrolytisk cell fungerar?

Elektrolys av smält natriumklorid

Det är föredraget att använda den smälta natriumkloriden till den fasta natriumkloriden, eftersom den senare inte leder elektricitet. Jonerna vibrerar inuti sina kristaller, men de är inte fria att röra sig.

Katodreaktion

Grafitelektroderna, ett inert material, är anslutna till batteriets kontakter. En elektrod är ansluten till batteriets positiva anslutning, som utgör anoden (+).

Under tiden är den andra elektroden ansluten till batteriets negativa terminal, som utgör katoden (-). När strömmen som kommer från batteriet strömmar observeras följande:

En reduktion av Najon uppträder vid katoden (-)+, som när de får en elektron omvandlas de till metalliska Na:

na+  +   och-   => Na (l)

Silvervita metalliska natriumflöden på smält natriumklorid.

Anodreaktion

Tvärtom sker vid oxidationen av Cl-jonen vid anoden (+)-, eftersom det förlorar elektroner och blir klorgas (Cl2), en process som manifesteras av utseendet av en ljusgrön gas vid anoden. Reaktionen som sker vid anoden kan schematiseras så här:

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

Bildningen av metallisk Na och Cl gas2 från NaCl är inte en spontan process, vilket kräver att temperaturer över 800 ºC uppträder. Den elektriska strömmen förser energin för den angivna omvandlingen att inträffa i elektroderna i den elektrolytiska cellen.

Elektronerna konsumeras vid katoden (-) av reduktionsprocessen och förekommer vid anoden (+) under oxidation. Därför elektronerna strömmar genom den yttre kretsen av den elektrolytiska cellen från anod till katod.

Likströmmen batteriet matar energi för elektroner att strömma inte spontant anod (+) till katoden (-).

Down Cell

Ned-cellen är en anpassning av den beskrivna elektrolytcellen och används för industriell produktion av metallisk Na och klorgas.

Den elektrolytiska cellen i Down har enheter som tillåter insamling separat av metallisk natrium och klorgas. Denna metod för framställning av metalliskt natrium är fortfarande mycket praktiskt.

Gång frigöres genom elektrolys, är flytande metallnatrium avrunna, kyldes och skars till block. Därefter lagras den i en inert miljö, eftersom natrium kan reagera explosivt vid kontakt med vatten eller med atmosfäriskt syre.

Klorgas produceras i industrin, främst genom elektrolys av natriumklorid i en billigare process än produktion av metallisk natrium.

tillämpningar

Industriell syntes

-I industrin används elektrolytiska celler vid elektorefinansiering och elektrodeposition av olika icke-järnmetaller. Nästan alla högrenhet aluminium, koppar, zink och bly produceras industriellt i elektrolytiska celler.

-Vätgas produceras genom elektrolys av vatten. Denna kemiska procedur används också för att erhålla tungt vatten (D2O).

-Metaller som Na, K och Mg erhålles genom elektrolys av smälta elektrolyter. Också erhålles icke-metaller såsom fluorider och klorider genom elektrolys. Dessutom kan föreningar såsom NaOH, KOH, Na2CO3 och KMnO4 De syntetiseras med samma förfarande.

Beläggning och raffinering av metaller

-Processen att belägga en lägre metall med metall av högre kvalitet kallas elektroplätering. Syftet med detta är att förhindra korrosion av den nedre metallen och göra den mer attraktiv. Elektrolytiska celler används för elektroplätering för detta ändamål.

-Orena metaller kan raffineras genom elektrolys. I fallet med koppar, placeras de i tunna skivor metallkatod och anoden stora stavar av oren koppar som skall raffineras.

-Användningen av fanerade artiklar är vanligt i samhället. Smycken och porslin är ofta silver; Guld är elektroderpositivt i smycken och elektriska kontakter. Många föremål är täckta med koppar för dekorativa ändamål.

-Bilarna har fender och andra delar av förkromat stål. En bilförsvarets krom tar bara 3 sekunder med elektrodeposition av krom för att ge en ljus yta på 0,0002 mm tjock.

-Den snabba elektrodpositionen av metallen ger svarta och grova ytor. Långsam elektrodeposition ger släta ytor. "Tennburkarna" är stålbelagda med tenn genom elektrolys. Ibland är dessa burkar kromad i en bråkdel av en sekund med tjockleken på det extremt tunna kromskiktet.

referenser

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
  2. eMedical Prep. (2018). Tillämpningar av elektrolys. Hämtad från: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Elektrolytisk cell. Hämtad från: en.wikipedia.org
  4. Prof. Shapley P. (2012). Galvaniska och elektrolytiska celler. Hämtad från: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (N.D.). Elektrolytceller Hämtad från: chemed.chem.purdue.edu