Elektrolytické části článků, jak to funguje a aplikace



elektrolytického článku je to médium, kde se energie nebo elektrický proud používá k provádění spontánní oxidačně-redukční reakce. Skládá se ze dvou elektrod: anody a katody.

U anody (+) oxidace nastane, protože v tomto místě některé elementy nebo sloučeniny ztratí elektrony; zatímco v katodě (-), redukce, protože v tom některé elementy nebo sloučeniny získají elektrony.

V elektrolytickém článku dochází k rozkladu některých látek, dříve ionizovaných, procesem známým jako elektrolýza.

Aplikace elektrického proudu vytváří orientaci v pohybu iontů v elektrolytickém článku. Pozitivně nabité ionty (kationty) migrují na nábojovou katodu (-).

Mezitím záporně nabité ionty (anionty) migrují směrem k nabité anodě (+). Tento přenos náboje představuje elektrický proud (horní obraz). V tomto případě je elektrický proud veden elektrolytickými roztoky přítomnými v nádobě elektrolytického článku.

Faradayův zákon elektrolýzy uvádí, že množství látky, které podléhá oxidaci nebo redukci v každé elektrodě, je přímo úměrné množství elektřiny, která prochází buňkou nebo buňkou..

Index

  • 1 Díly
  • 2 Jak funguje elektrolytická cela?
    • 2.1 Elektrolýza roztaveného chloridu sodného
    • 2.2 Dolů
  • 3 Aplikace
    • 3.1 Průmyslová syntéza
    • 3.2 Povlakování a zušlechťování kovů
  • 4 Odkazy

Části

Elektrolytický článek se skládá z kontejneru, kde je uložen materiál, který bude prožívat reakce vyvolané elektrickým nábojem.

Nádoba má pár elektrod, které jsou připojeny k baterii stejnosměrného proudu. Obvykle používané elektrody jsou z inertního materiálu, tj. Nezasahují do reakcí.

V sérii s baterií lze připojit ampérmetr pro měření intenzity proudu protékajícího elektrolytickým roztokem. Rovněž je paralelně umístěn voltmetr pro měření rozdílu napětí mezi dvojicí elektrod.

Jak funguje elektrolytická buňka?

Elektrolýza roztaveného chloridu sodného

Je výhodné použít roztavený chlorid sodný k pevnému chloridu sodnému, protože tento nevede elektřinu. Ionty vibrují uvnitř svých krystalů, ale nemohou se volně pohybovat.

Katodová reakce

Grafitové elektrody, inertní materiál, jsou připojeny ke svorkám baterie. Elektroda je připojena k kladnému pólu baterie, tvořící anodu (+).

Mezitím je druhá elektroda připojena k zápornému pólu baterie, tvořící katodu (-). Když proud přicházející z baterie proudí, je pozorováno následující:

K redukci Na iontů dochází na katodě (-)+, které když získají elektron, promění se v kovový Na:

Na+  +   e-   => Na (l)

Stříbro-bílé kovové sodíkové plave na roztaveném chloridu sodného.

Anodová reakce

Naopak na anodě (+) dochází k oxidaci iontu Cl-, protože ztrácí elektrony a stává se plynným chlorem (Cl2), což se projevuje výskytem světle zeleného plynu na anodě. Reakce, ke které dochází na anodě, může být schematicky znázorněna, jako je tato:

2C1- => Cl2 (g) + 2 e-

Tvorba kovového Na a Cl plynu2 z NaCl není spontánní proces, který vyžaduje teploty vyšší než 800 ° C. Elektrický proud dodává energii pro uvedenou transformaci v elektrodách elektrolytického článku.

Elektrony jsou spotřebovány na katodě (-) v redukčním procesu a jsou produkovány na anodě (+) během oxidace. Elektrony tedy protékají vnějším obvodem elektrolytického článku z anody na katodu.

Baterie stejnosměrného proudu dodává energii pro elektrony, aby spontánně proudily z anody (+) na katodu (-).

Buňka dolů

Buňka dolů je adaptací popsaného elektrolytického článku a používá se pro průmyslovou výrobu plynného kovu Na a chloru.

Elektrolytický článek firmy Down má zařízení umožňující odděleně shromažďovat kovový sodík a plynný chlor. Tento způsob výroby kovového sodíku je stále velmi praktický.

Jakmile se uvolní elektrolýzou, kapalný kovový sodík se vypustí, ochladí a rozřeže na bloky. Následně se skladuje v inertním médiu, protože sodík může reagovat explozivně kontaktem s vodou nebo atmosférickým kyslíkem.

Chlorový plyn se vyrábí v průmyslu, především elektrolýzou chloridu sodného v méně nákladném procesu než výroba kovového sodíku..

Aplikace

Průmyslová syntéza

-V průmyslu se elektrolytické články používají při elektrolytické rafinaci a elektrolytickém pokovování různých neželezných kovů. Téměř veškerý vysoce čistý hliník, měď, zinek a olovo se vyrábějí průmyslově v elektrolytických článcích.

-Vodík se vyrábí elektrolýzou vody. Tento chemický postup se také používá k získání těžké vody (D2O).

-Kovy jako Na, K a Mg se získají elektrolýzou roztavených elektrolytů. Také nekovy, jako jsou fluoridy a chloridy, se získají elektrolýzou. Kromě toho sloučeniny jako NaOH, KOH, Na2CO3 a KMnO4 jsou syntetizovány stejným postupem.

Nátěry a zušlechťování kovů

-Proces povlékání nižšího kovu kovem vyšší kvality je znám jako elektrolytické pokovování. Účelem je zabránit korozi spodního kovu a učinit ho atraktivnějším. Pro tento účel se používají elektrolytické články pro galvanické pokovování.

-Nečisté kovy mohou být rafinovány elektrolýzou. V případě mědi se na katodu umístí velmi tenké plechy a na anodě se zušlechtějí velké tyče nečisté mědi..

-Použití dýhovaných výrobků je ve společnosti běžné. Šperky a nádobí jsou často stříbrné; Zlato je elektrolyticky naneseno na šperky a elektrické kontakty. Mnoho předmětů je pokryto mědí pro dekorativní účely.

-Vozy mají blatník a další kusy chromované oceli. Chrom automobilové obrany trvá jen 3 sekundy elektrolytického vylučování chrómu, čímž vzniká světlý povrch o tloušťce 0,0002 mm..

-Rychlé elektrolytické nanášení kovu vytváří černé a drsné povrchy. Pomalé elektrodepozice vytváří hladké povrchy. "Cínové plechovky" jsou elektrolyticky potaženy cínem. Někdy jsou tyto plechovky chromovány ve zlomku sekundy s tloušťkou extrémně tenké vrstvy chromu.

Odkazy

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie (8. vydání). CENGAGE Učení.
  2. eMedical Prep. (2018). Aplikace elektrolýzy. Zdroj: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Elektrolytická buňka. Zdroj: en.wikipedia.org
  4. Shapley P. (2012). Galvanické a elektrolytické články. Zdroj: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (s.f.). Elektrolytické články Zdroj: chemed.chem.purdue.edu