Частини електролітичної клітини, як вона працює і застосування



The електролітичної комірки це середовище, де енергія або електричний струм використовується для виконання спонтанної реакції окислення-відновлення. Він складається з двох електродів: анода і катода.

На аноді (+) відбувається окислення, оскільки на цьому ділянці деякі елементи або сполуки втрачають електрони; тоді як в катоді (-), відновлення, оскільки в ньому деякі елементи або сполуки отримують електрони.

У електролізері відбувається розкладання деяких речовин, раніше іонізованих, за допомогою процесу, відомого як електроліз.

Застосування електричного струму призводить до орієнтації в русі іонів в електролітичній комірці. Позитивно заряджені іони (катіони) мігрують до заряду катода (-).

Між тим, негативно заряджені іони (аніони) мігрують у бік зарядженого анода (+). Ця передача заряду являє собою електричний струм (верхнє зображення). У цьому випадку електричний струм проводиться за допомогою розчинів електролітів, присутніх в контейнері електролітичної комірки.

Закон Фародея про електроліз зазначає, що кількість речовини, що зазнає окислення або зменшення в кожному електроді, прямо пропорційно кількості електрики, що проходить через клітинку або клітинку.

Індекс

  • 1 Частини
  • 2 Як працює електролітична комірка?
    • 2.1 Електроліз розплавленого хлориду натрію
    • 2.2
  • 3 Програми
    • 3.1 Промисловий синтез
    • 3.2. Покриття та рафінування металів
  • 4 Посилання

Частини

Електролітична комірка складається з контейнера, в якому наноситься матеріал, який має відчувати реакції, викликані електричним зарядом.

У посудині є пара електродів, які з'єднані з акумулятором постійного струму. Зазвичай використовуються електроди з інертного матеріалу, тобто вони не втручаються в реакції.

Послідовно з акумулятором може бути підключений амперметр для вимірювання інтенсивності струму, що протікає через електролітичний розчин. Крім того, вольтметр розміщується паралельно для вимірювання різниці напруг між парами електродів.

Як працює електролітична клітина?

Електроліз розплавленого хлориду натрію

Переважно використовувати розплавлений хлорид натрію до твердого хлориду натрію, оскільки останній не проводить електрику. Іони вібрують усередині своїх кристалів, але вони не можуть вільно рухатися.

Катодна реакція

Графітові електроди, інертний матеріал, з'єднані з клемами батареї. Електрод з'єднаний з позитивним висновком батареї, що становить анод (+).

Між тим, інший електрод з'єднаний з негативним висновком батареї, що становить катод (-). Коли струм надходить від батареї, спостерігається наступне:

На катоді (-) відбувається зменшення іону Na+, які, отримуючи електрон, перетворюються на металевий Na:

Na+  +   e-   => Na (l)

Срібно-білий металевий натрій плаває на розплавленому хлориді натрію.

Анодна реакція

Навпаки, на аноді (+) відбувається окислення Cl-іона-, оскільки він втрачає електрони і стає газом хлором (Cl2), процес, що проявляється появою блідо-зеленого газу на аноді. Реакція, що відбувається на аноді, може бути схематизована, наприклад:

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

Утворення металевого газу Na і Cl2 від NaCl не є спонтанним процесом, що вимагає температур вище, ніж 800 º C. Електричний струм подає енергію для зазначеного перетворення, що відбувається в електродах електролітичної комірки.

Електрони споживаються на катоді (-), в процесі відновлення і виробляються на аноді (+) під час окислення. Тому електрони протікають через зовнішній контур електролізера від анода до катода.

Батарея постійного струму подає енергію для електронів, які спонтанно протікають від анода (+) до катода (-).

Вниз

Нижня комірка є адаптацією описаної електролітичної комірки і використовується для промислового виробництва металевого газу Na і хлору.

Електролітична комірка Down має пристрої, які дозволяють збирати, окремо, металевий натрій і газоподібний хлор. Цей спосіб отримання металевого натрію залишається дуже практичним.

Після випуску електролізу рідкий металевий натрій зливають, охолоджують і розрізають на блоки. Згодом воно зберігається в інертному середовищі, оскільки натрій може взаємодіяти вибухово при контакті з водою або атмосферним киснем.

Газовий газ виробляється в промисловості, головним чином шляхом електролізу хлориду натрію в менш дорогому процесі, ніж виробництво металевого натрію.

Програми

Промисловий синтез

-У промисловості електролітичні елементи використовуються при електрорафінуванні і електроосадження різних кольорових металів. Майже всі алюміній, мідь, цинк і свинець високої чистоти виробляються промислово в електролізерах.

-Водень отримують шляхом електролізу води. Ця хімічна процедура також використовується для отримання важкої води (D2O).

-Метали, такі як Na, K і Mg, отримують електролізом розплавлених електролітів. Електролізом отримують неметали, такі як фториди і хлориди. Крім того, такі сполуки, як NaOH, KOH, Na2CO3 і KMnO4 вони синтезуються однаковою процедурою.

Покриття та рафінування металів

-Процес нанесення покриття нижнього металу більш високою якістю металу відомий як гальванічне покриття. Метою цього є запобігання корозії нижнього металу і зробити його більш привабливим. Електролітичні клітини використовують для гальванізації для цієї мети.

-Нечисті метали можуть бути очищені електролізом. У випадку міді на катоді розміщуються дуже тонкі листи металу, а на аноді повинні бути очищені великі смуги нечистої міді..

-Використання шпонованих виробів є поширеним у суспільстві. Ювелірні вироби та посуд часто є срібними; Золото є електроосадженням в ювелірних і електричних контактах. Багато об'єктів покриті міддю в декоративних цілях.

-Автомобілі мають крило та інші шматки хромованої сталі. Хром автомобільної оборони займає всього 3 секунди електроосадження хрому для отримання яскравої поверхні товщиною 0,0002 мм.

-Швидке електроосадження металу створює чорні і шорсткі поверхні. Повільне електроосадження дає гладкі поверхні. "Консервні банки" - сталь, покрита оловом електролізом. Іноді ці банки хромуються на частку секунди з товщиною надзвичайно тонкого шару хрому.

Список літератури

  1. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Навчання.
  2. eMedical Prep. (2018). Застосування електролізу. Отримано з: emedicalprep.com
  3. Вікіпедія. (2018). Електролітична клітина. Отримано з: en.wikipedia.org
  4. Проф. Шеплі П. (2012). Гальванічні та електролітичні клітини. Отримано з: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (s.f.). Електролітичні клітини Отримано з: chemed.chem.purdue.edu