Части электролитической ячейки, как это работает и применения



электролизер это среда, в которой энергия или электрический ток используются для проведения спонтанной реакции окисления-восстановления. Он состоит из двух электродов: анода и катода.

На аноде (+) происходит окисление, поскольку на этом сайте некоторые элементы или соединения теряют электроны; тогда как в катоде (-) происходит восстановление, поскольку в нем некоторые элементы или соединения приобретают электроны.

В электролизере происходит разложение некоторых веществ, ранее ионизированных, посредством процесса, известного как электролиз.

Применение электрического тока создает ориентацию при движении ионов в электролизере. Положительно заряженные ионы (катионы) мигрируют к зарядному катоду (-).

Между тем отрицательно заряженные ионы (анионы) мигрируют к заряженному аноду (+). Эта передача заряда представляет собой электрический ток (верхнее изображение). В этом случае электрический ток проводится растворами электролита, присутствующими в емкости электролизера..

Закон электролиза Фарадея гласит, что количество вещества, которое подвергается окислению или восстановлению в каждом электроде, прямо пропорционально количеству электричества, которое проходит через ячейку или ячейку..

индекс

  • 1 части
  • 2 Как работает электролизер?
    • 2.1 Электролиз расплавленного хлорида натрия
    • 2.2 Down Cell
  • 3 Приложения
    • 3.1 Промышленный синтез
    • 3.2 Покрытие и рафинирование металлов
  • 4 Ссылки

части

Электролизер состоит из контейнера, в который осаждается материал, который будет испытывать реакции, вызванные электрическим зарядом..

В сосуде есть пара электродов, которые подключены к батарее постоянного тока. Электроды, которые обычно используются, выполнены из инертного материала, то есть они не вмешиваются в реакции.

Последовательно с батареей может быть подключен амперметр для измерения силы тока, протекающего через электролитический раствор. Кроме того, параллельно расположен вольтметр для измерения разности напряжений между парой электродов..

Как работает электролизер?

Электролиз расплавленного хлорида натрия

Предпочтительно использовать расплавленный хлорид натрия для твердого хлорида натрия, так как последний не проводит электричество. Ионы вибрируют внутри своих кристаллов, но они не могут свободно двигаться.

Катодная реакция

Графитовые электроды, инертный материал, подключены к клеммам батареи. Электрод соединен с положительным выводом батареи, составляющим анод (+).

Между тем другой электрод соединен с отрицательным выводом батареи, составляющим катод (-). Когда течет ток от батареи, наблюдается следующее:

Восстановление катиона Na происходит на катоде (-)+, которые, когда они получают электрон, они превращаются в металлический Na:

не доступно+  +   и-   => Na (л)

Серебристо-белый металлический натрий плавает на расплавленном хлориде натрия.

Анодная реакция

Наоборот, на аноде (+) происходит окисление иона Cl-, так как он теряет электроны и становится газообразным хлором (Cl2), процесс, проявляющийся появлением бледно-зеленого газа на аноде. Реакция, которая происходит на аноде, может быть схематизирована следующим образом:

2Cl- => Cl2 (г) + 2 е-

Образование металлического газа Na и Cl2 NaCl не является спонтанным процессом, требующим температуры выше 800 ºC. Электрический ток подает энергию для указанного превращения, которое происходит в электродах электролизера..

Электроны расходуются на катоде (-) в процессе восстановления и образуются на аноде (+) во время окисления. Следовательно, электроны протекают через внешнюю цепь электролизера от анода к катоду.

Аккумулятор постоянного тока обеспечивает энергию для самопроизвольного потока электронов от анода (+) к катоду (-).

Клетка

Ячейка Down является адаптацией описанного электролизера и используется для промышленного производства металлического Na и газообразного хлора..

Электролизер Дауна имеет устройства, которые позволяют собирать отдельно металлический натрий и газообразный хлор. Этот способ получения металлического натрия все еще очень практичен.

Как только это выпущено электролизом, жидкий металлический натрий слит, охлажден и разрезан на блоки. Впоследствии он хранится в инертной среде, так как натрий может вступать во взрывоопасную реакцию при контакте с водой или кислородом воздуха..

Газообразный хлор получают в промышленности, главным образом, путем электролиза хлорида натрия по менее дорогостоящему процессу, чем производство металлического натрия..

приложений

Промышленный синтез

-В промышленности электролизеры используются при электрорафинировании и электроосаждении различных цветных металлов. Почти все высокочистые алюминий, медь, цинк и свинец производятся промышленным способом в электролизерах.

-Водород получают путем электролиза воды. Эта химическая процедура также используется для получения тяжелой воды (D2O).

-Такие металлы, как Na, K и Mg, получают электролизом расплавленных электролитов. Также неметаллы, такие как фториды и хлориды, получают электролизом. Кроме того, такие соединения, как NaOH, KOH, Na2Колорадо3 и KMnO4 они синтезируются по одной и той же процедуре.

Покрытие и рафинирование металлов

-Процесс покрытия низшего металла более качественным металлом известен как гальваническое покрытие. Цель этого - предотвратить коррозию нижнего металла и сделать его более привлекательным. Для этой цели используются электролитические ячейки.

-Нечистые металлы могут быть очищены электролизом. В случае меди на катоде помещают очень тонкие листы металла, а на аноде необходимо очищать большие стержни из нечистой меди..

-Использование фанерованных изделий широко распространено в обществе. Ювелирные изделия и посуда часто бывают серебряными; Золото электроосаждено в ювелирных изделиях и электрических контактах. Многие предметы покрыты медью для декоративных целей.

-У автомобилей есть крыло и другие части из хромированной стали. Хром автомобильной защиты занимает всего 3 секунды электроосаждения хрома, чтобы получить яркую поверхность толщиной 0,0002 мм..

-Быстрое электроосаждение металла приводит к появлению черных и шероховатых поверхностей. Медленное электроосаждение создает гладкие поверхности. «Жестяные банки» - сталь, покрытая оловом электролизом. Иногда эти банки хромируются за доли секунды с толщиной чрезвычайно тонкого хромового слоя.

ссылки

  1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning.
  2. eMedical Prep. (2018). Применение электролиза. Получено с: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Электролитическая ячейка. Получено с: en.wikipedia.org
  4. Проф. Шапли П. (2012). Гальванические и электролитические ячейки. Получено от: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (Н.Д.). Электролитические ячейки Получено от: chemed.chem.purdue.edu