Elektrolītisko šūnu daļas, kā tā darbojas un pielieto

The elektrolītiskā šūna tā ir vide, kurā enerģiju vai elektrisko strāvu izmanto, lai veiktu ne-spontānu oksidācijas-reducēšanas reakciju. Tas sastāv no diviem elektrodiem: anoda un katoda.

Pēc anoda (+) oksidēšanās notiek, jo šajā vietā daži elementi vai savienojumi zaudē elektronus; tā kā katoda (-) samazinājums, jo tajā daži elementi vai savienojumi iegūst elektronus.

Elektrolītiskajā šūnā notiek dažu iepriekš sadalītu vielu sadalīšanās ar procesu, kas pazīstams kā elektrolīze.

Elektriskās strāvas izmantošana rada orientāciju jonu kustībā elektrolītiskajā šūnā. Pozitīvi uzlādētie joni (katjoni) migrē uz uzlādes katodu (-).

Tikmēr negatīvi uzlādētie joni (anjoni) migrē uz uzlādēto anodu (+). Šis lādēšanas pārnesums veido elektrisko strāvu (augšējo attēlu). Šajā gadījumā elektrisko strāvu veic elektrolītu šķīdumi, kas atrodas elektrolītiskās šūnas traukā.

Faradayas elektrolīzes likums nosaka, ka vielas daudzums, kas katram elektrodam ir oksidēts vai samazināts, ir tieši proporcionāls elektrības daudzumam, kas šķērso šūnu vai šūnu..

Indekss

• 1 daļas
• 2 Kā darbojas elektrolītiskā šūna?
  • 2.1. Izkausētā nātrija hlorīda elektrolīze
  • 2.2
• 3 Pieteikumi
  • 3.1. Rūpnieciskā sintēze
  • 3.2 Metālu pārklāšana un attīrīšana
• 4 Atsauces

Daļas

Elektrolītiskā šūna sastāv no konteinera, kurā tiek glabāts materiāls, kas piedzīvos elektriskā lādiņa izraisītās reakcijas..

Kuģim ir pāris elektrodi, kas ir savienoti ar līdzstrāvas akumulatoru. Parasti izmantotie elektrodi ir inertā materiālā, tas ir, tie neiejaucas reakcijās.

Kopā ar akumulatoru var pieslēgt ampērmetru, lai mērītu strāvas intensitāti, kas plūst caur elektrolītisko šķīdumu. Tāpat paralēli tiek uzstādīts voltmetrs, lai izmērītu sprieguma starpību starp elektrodu pāri.

Kā darbojas elektrolītiskā šūna?

Izkausēta nātrija hlorīda elektrolīze

Izšķīdināto nātrija hlorīdu vēlams izmantot cietajā nātrija hlorīdā, jo tas neizdala elektrību. Joni vibrē to kristāla iekšpusē, bet tie nevar brīvi pārvietoties.

Katoda reakcija

Grafīta elektrodi, inerts materiāls, ir savienoti ar akumulatora spailēm. Elektrods ir savienots ar akumulatora pozitīvo spaili, kas veido anodu (+).

Tikmēr otrs elektrods ir savienots ar baterijas negatīvo spaili, kas veido katodu (-). Kad strāva nāk no akumulatora, tiek ievērots:

Na jonu reducēšanās notiek katodā (-)⁺, kas, kad viņi iegūst elektronu, pārveidojas par metālu Na:

Na⁺  +   e^-   => Na (l)

Sudraba baltā metāla nātrija peld uz izkausētā nātrija hlorīda.

Anoda reakcija

Gluži pretēji, anodā (+) notiek Cl jonu oksidēšanās^-, jo tā zaudē elektronus un kļūst par hlora gāzi (Cl₂) process, kas izpaužas kā gaiši zaļas gāzes parādīšanās anodā. Reakciju, kas notiek anodā, var shematizēt, piemēram:

2Cl^- => Cl₂ g) + 2 e^-

Metāla Na un Cl gāzes veidošanās₂ no NaCl nav spontāns process, kas prasa temperatūru, kas pārsniedz 800 ° C. Elektriskā strāva nodrošina enerģiju norādītajai transformācijai, kas notiek elektrolītiskās šūnas elektrodos.

Elektronus patērē katodā (-), redukcijas procesā un ražo anodā (+) oksidācijas laikā. Tāpēc elektroni plūst caur elektrolītiskās šūnas ārējo ķēdi no anoda līdz katodam.

Līdzstrāvas akumulators piegādā enerģiju, lai elektroni spontāni plūst no anoda (+) uz katodu (-).

Down Cell

Down šūna ir aprakstītā elektrolītiskā elementa adaptācija un tiek izmantota metāla Na un hlora gāzes rūpnieciskai ražošanai.

Down elektrolītiskajā šūnā ir ierīces, kas ļauj atsevišķi savākt metāla nātrija un hlora gāzi. Šī metāliskā nātrija ražošanas metode joprojām ir ļoti praktiska.

Pēc elektrolīzes izdalīšanas šķidrais metāliskais nātrijs tiek novadīts, atdzesēts un sagriezts blokos. Pēc tam to uzglabā inertā vidē, jo nātrija var sprādzienveidīgi reaģēt, saskaroties ar ūdeni vai atmosfēras skābekli.

Hlora gāze tiek ražota rūpniecībā, galvenokārt nātrija hlorīda elektrolīzē lētākajā procesā, nekā metāliskā nātrija ražošana..

Programmas

Rūpnieciskā sintēze

-Rūpniecībā elektrolītiskās šūnas tiek izmantotas dažādu krāsaino metālu elektrofinēšanai un elektrodepozēšanai. Gandrīz visi augstas kvalitātes alumīnija, vara, cinka un svina produkti tiek ražoti rūpnieciski elektrolītiskajās šūnās.

-Ūdeņradis tiek iegūts ar ūdens elektrolīzi. Šo ķīmisko procedūru izmanto arī, lai iegūtu smagu ūdeni (D₂O).

-Metālus, piemēram, Na, K un Mg, iegūst, izkausētu elektrolītu elektrolīzē. Arī elektrolīzes ceļā iegūst nemetālus, piemēram, fluorīdus un hlorīdus. Turklāt savienojumi, piemēram, NaOH, KOH, Na₂CO₃ un KMnO₄ tos sintezē ar to pašu procedūru.

Metālu pārklāšana un rafinēšana

-Apakšējā metāla pārklāšanas process ar augstākas kvalitātes metālu ir pazīstams kā galvanizācija. Tā mērķis ir novērst apakšējā metāla koroziju un padarīt to pievilcīgāku. Šim nolūkam galvanizācijā izmanto elektrolītiskās šūnas.

-Netīrus metālus var attīrīt ar elektrolīzi. Vara gadījumā uz katoda novieto ļoti plānas metāla loksnes, un anodā jāfinansē lieli netīrā vara stieņi..

-Finierētu izstrādājumu izmantošana ir izplatīta sabiedrībā. Rotaslietas un galda piederumi bieži ir sudraba; Zelts ir elektrodepozīts rotaslietas un elektriskie kontakti. Daudzi priekšmeti dekorēti ar vara pārklājumu.

-Automašīnām ir spārns un citi hromēta tērauda gabali. Automobiļa aizsardzības hroms aizņem tikai 3 sekundes hromu elektrodepozīcijas, lai iegūtu 0,0002 mm biezu spilgtu virsmu.

-Metāla ātra elektrodepozīcija rada melnas un raupjas virsmas. Lēna elektrodepozīcija rada gludas virsmas. "Alvas kārbas" ir tērauds, kas ar elektrolīzi pārklāts ar alvu. Dažreiz šīs kārbas tiek hromētas sekundes frakcijā ar ļoti plānā hroma slāņa biezumu.

Atsauces

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Ķīmija (8. izdevums). CENGAGE Learning.
2. eMedical Prep. (2018). Elektrolīzes pielietojumi. Saturs iegūts no: emedicalprep.com
3. Vikipēdija. (2018). Elektrolītiskā šūna. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
4. Prof. Shapley P. (2012). Galvaniskās un elektrolītiskās šūnas. Saturs iegūts no: butane.chem.uiuc.edu
5. Bodner Research Web. (s.f.). Elektrolītiskās šūnas Saturs iegūts no: chemed.chem.purdue.edu