Elektrolytické článkové časti, ako to funguje a aplikácie



elektrolytický článok je to médium, kde sa energia alebo elektrický prúd používa na vykonávanie spontánnej oxidačno-redukčnej reakcie. Pozostáva z dvoch elektród: anódy a katódy.

Pri anóde (+) dochádza k oxidácii, pretože na tomto mieste niektoré prvky alebo zlúčeniny strácajú elektróny; keďže v katóde (-) redukcia, pretože v nej niektoré prvky alebo zlúčeniny získavajú elektróny.

V elektrolytickom článku dochádza k rozkladu niektorých látok, predtým ionizovaných, prostredníctvom procesu známeho ako elektrolýza.

Aplikácia elektrického prúdu vytvára orientáciu v pohybe iónov v elektrolytickom článku. Pozitívne nabité ióny (katióny) migrujú na nábojovú katódu (-).

Medzitým, negatívne nabité ióny (anióny) migrujú smerom k nabitej anóde (+). Tento prenos náboja predstavuje elektrický prúd (vrchný obrázok). V tomto prípade je elektrický prúd vedený elektrolytickými roztokmi, nachádzajúcimi sa v nádobe elektrolytického článku.

Faradayov zákon o elektrolýze uvádza, že množstvo látky, ktorá podlieha oxidácii alebo redukcii v každej elektróde, je priamo úmerné množstvu elektriny, ktorá prechádza bunkou alebo bunkou..

index

  • 1 Diely
  • 2 Ako funguje elektrolytický článok?
    • 2.1 Elektrolýza roztaveného chloridu sodného
    • 2.2 Dolná bunka
  • 3 Aplikácie
    • 3.1 Priemyselná syntéza
    • 3.2 Natieranie a rafinácia kovov
  • 4 Odkazy

diely

Elektrolytický článok sa skladá z nádoby, v ktorej je uložený materiál, ktorý bude pociťovať reakcie vyvolané elektrickým nábojom.

Nádoba má pár elektród, ktoré sú pripojené k jednosmernej batérii. Obvykle používané elektródy sú z inertného materiálu, to znamená, že nezasahujú do reakcií.

V sérii s batériou môže byť pripojený ampérmeter na meranie intenzity prúdu tečúceho elektrolytickým roztokom. Taktiež je paralelne umiestnený voltmeter na meranie rozdielu napätia medzi dvojicou elektród.

Ako funguje elektrolytická bunka?

Elektrolýza roztaveného chloridu sodného

Je výhodné použiť roztavený chlorid sodný k pevnému chloridu sodnému, pretože tento nevedie elektrinu. Ióny vibrujú vo svojich kryštáloch, ale nemôžu sa voľne pohybovať.

Katódová reakcia

Grafitové elektródy, inertný materiál, sú pripojené na svorky batérie. Elektróda je pripojená k kladnému pólu batérie, tvoriacemu anódu (+).

Medzitým je druhá elektróda pripojená k zápornému pólu batérie, tvoriacemu katódu (-). Keď prúd prúdiaci z batérie prúdi, je pozorované nasledovné:

K redukcii Na iónu dochádza na katóde (-)+, ktoré, keď získajú elektrón, premenia sa na kovový Na:

na+  +   a-   => Na (l)

Strieborné biele kovové sodíky plávajú na roztavenom roztoku chloridu sodného.

Anódová reakcia

Naopak, na anóde (+) dochádza k oxidácii iónu Cl-, pretože stráca elektróny a stáva sa plynným chlórom (Cl2), čo sa prejavuje výskytom svetle zeleného plynu na anóde. Reakcia, ku ktorej dochádza na anóde, môže byť schematicky znázornená takto:

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

Tvorba kovového Na a Cl plynu2 z NaCl nie je spontánny proces, ktorý vyžaduje teploty vyššie ako 800 ° C. Elektrický prúd dodáva energiu pre uvedenú transformáciu v elektródach elektrolytického článku.

Elektróny sa spotrebujú na katóde (-) v procese redukcie a vznikajú na anóde (+) počas oxidácie. Preto elektróny prúdia cez vonkajší obvod elektrolytického článku z anódy na katódu.

Batéria s jednosmerným prúdom dodáva energiu pre elektróny, aby spontánne prúdili z anódy (+) na katódu (-).

Dolná bunka

Bunka Down je prispôsobenie opísaného elektrolytického článku a používa sa na priemyselnú výrobu plynného kovu Na a chlór.

Elektrolytický článok v zariadení Down má zariadenia, ktoré umožňujú separovaný zber plynného kovového sodíka a chlóru. Tento spôsob výroby kovového sodíka je stále veľmi praktický.

Po uvoľnení elektrolýzou sa kvapalný kovový sodík vypustí, ochladí a rozreže na bloky. Následne sa skladuje v inertnom médiu, pretože sodík môže explozívne reagovať kontaktom s vodou alebo atmosférickým kyslíkom.

Chlórový plyn sa vyrába v priemysle, najmä elektrolýzou chloridu sodného v menej nákladnom procese ako výroba kovového sodíka..

aplikácie

Priemyselná syntéza

-V priemysle sa elektrolytické články používajú pri elektrolytickej rafinácii a elektrolytickom pokovovaní rôznych neželezných kovov. Takmer všetok hliník, meď, zinok a olovo s vysokou čistotou sa vyrábajú priemyselne v elektrolytických článkoch.

-Vodík sa vyrába elektrolýzou vody. Tento chemický postup sa tiež používa na získanie ťažkej vody (D2O).

-Kovy ako Na, K a Mg sa získajú elektrolýzou roztavených elektrolytov. Tiež nekovy, ako sú fluoridy a chloridy, sa získajú elektrolýzou. Okrem toho zlúčeniny ako NaOH, KOH, Na2CO3 a KMnO4 sú syntetizované rovnakým postupom.

Náter a rafinácia kovov

-Proces povliekania nižšieho kovu kovom vyššej kvality je známy ako galvanické pokovovanie. Účelom je zabrániť korózii spodného kovu a zatraktívniť ho. Na tento účel sa používajú elektrolytické články na galvanické pokovovanie.

-Nečisté kovy je možné rafinovať elektrolýzou. V prípade medi sa na katódu umiestnia veľmi tenké kovové plechy a na anóde sa zušľachťujú veľké tyče nečistej medi..

-Využívanie dyhovaných výrobkov je v spoločnosti bežné. Šperky a riad sú často strieborné; Zlato je elektrolyticky ukladané do šperkov a elektrických kontaktov. Mnoho predmetov je pokrytých medom na dekoratívne účely.

-Vozidlá majú blatník a iné kusy z chrómovanej ocele. Chróm automobilovej obrany trvá len 3 sekundy elektrolytického pokovovania chrómu, čím vzniká svetlý povrch s hrúbkou 0,0002 mm..

-Rýchle elektrolytické pokovovanie kovu vytvára čierne a drsné povrchy. Pomalé elektrolytické vylučovanie vytvára hladké povrchy. "Cínové plechovky" sú oceľou potiahnuté cínom elektrolýzou. Niekedy sú tieto plechovky chrómované v zlomku sekundy s hrúbkou extrémne tenkej vrstvy chrómu.

referencie

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
  2. eMedical Prep. (2018). Použitie elektrolýzy. Zdroj: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Elektrolytický článok. Zdroj: en.wikipedia.org
  4. Shapley P. (2012). Galvanické a elektrolytické články. Zdroj: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (N. D.). Elektrolytické články Zdroj: chemed.chem.purdue.edu