Dijelovi elektrolitičkih stanica, kako radi i primjene



elektrolitička stanica to je medij u kojem se energija ili električna struja koristi za obavljanje ne-spontane reakcije oksidacije-redukcije. Sastoji se od dvije elektrode: anode i katode.

Na anodi (+) dolazi do oksidacije, jer na tom mjestu neki elementi ili spojevi gube elektrone; dok je u katodi (-) redukcija, budući da u njoj neki elementi ili spojevi dobivaju elektrone.

U elektrolitičkoj ćeliji dolazi do razgradnje nekih tvari, prethodno ioniziranih, kroz proces poznat kao elektroliza.

Primjena električne struje stvara orijentaciju u kretanju iona u elektrolitičkoj ćeliji. Pozitivno nabijeni ioni (kationi) migriraju u katodu naboja (-).

U međuvremenu, negativno nabijeni ioni (anioni) migriraju prema napunjenoj anodi (+). Taj prijenos naboja predstavlja električnu struju (gornja slika). U tom slučaju, električna struja se provodi pomoću otopina elektrolita, prisutnih u spremniku elektrolitičke ćelije.

Faradayev zakon elektrolize navodi da je količina tvari koja prolazi kroz oksidaciju ili redukciju u svakoj elektrodi izravno proporcionalna količini električne energije koja prolazi kroz ćeliju ili ćeliju.

indeks

  • 1 Dijelovi
  • 2 Kako radi elektrolitička ćelija?
    • 2.1 Elektroliza rastaljenog natrijevog klorida
    • 2.2 Dolje stanica
  • 3 Aplikacije
    • 3.1 Industrijska sinteza
    • 3.2 Premazivanje i rafiniranje metala
  • 4 Reference

dijelovi

Elektrolitička ćelija se sastoji od spremnika u kojem se nalazi materijal koji će doživjeti reakcije izazvane električnim nabojem.

Posuda ima par elektroda koje su spojene na istosmjernu bateriju. Elektrode koje se obično koriste su inertnog materijala, tj. Ne interveniraju u reakcijama.

U seriju s baterijom može se spojiti ampermetar za mjerenje intenziteta struje koja teče kroz elektrolitsku otopinu. Također, paralelno se postavlja voltmetar za mjerenje razlike napona između para elektroda.

Kako radi elektrolitička stanica?

Elektroliza rastaljenog natrijevog klorida

Poželjno je koristiti rastaljeni natrijev klorid za kruti natrijev klorid, budući da on ne provodi struju. Ioni vibriraju unutar svojih kristala, ali se ne mogu slobodno kretati.

Katodna reakcija

Grafitne elektrode, inertni materijal, spojene su na terminale baterije. Elektroda je spojena na pozitivni terminal baterije, što čini anodu (+).

U međuvremenu, druga elektroda je spojena na negativni terminal baterije, što čini katodu (-). Kada struja iz akumulatora teče, uočava se sljedeće:

Na katodi (-) dolazi do redukcije Na-jona+, koji, kada dobiju elektron, pretvaraju se u metalni Na:

na+  +   i-   => Na (l)

Srebrno-bijeli metalni natrij lebdi na rastaljenom natrijevom kloridu.

Anodna reakcija

Naprotiv, na anodi (+) dolazi do oksidacije Cl iona-, budući da gubi elektrone i postaje plin klor (Cl2), proces koji se manifestira pojavom blijedog zelenog plina na anodi. Reakcija koja se javlja na anodi može se shematizirati, kao što je:

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

Nastajanje metalnog Na i Cl plina2 iz NaCl nije spontani proces, koji zahtijeva temperaturu višu od 800 ° C. Električna struja dobavlja energiju za naznačenu transformaciju koja se pojavljuje u elektrodama elektrolitičke ćelije.

Elektroni se troše na katodi (-), u procesu redukcije i proizvode se na anodi (+) tijekom oksidacije. Zbog toga elektroni prolaze kroz vanjski krug elektrolitičke ćelije od anode do katode.

Baterija istosmjerne struje opskrbljuje energijom da elektroni teku spontano od anode (+) do katode (-).

Dolje stanica

Down stanica je adaptacija opisane elektrolitičke ćelije i služi za industrijsku proizvodnju metalnog Na i klora.

Elektrolitička ćelija Down-a ima uređaje koji omogućuju odvojeno sakupljanje metalnog natrija i plina klora. Ovaj postupak proizvodnje metalnog natrija je još uvijek vrlo praktičan.

Nakon što se otpušta elektrolizom, tekući metalni natrij se ispušta, hladi i reže na blokove. Nakon toga se skladišti u inertnom mediju, jer natrij može reagirati eksplozivno u kontaktu s vodom ili atmosferskim kisikom.

Plin klor se proizvodi u industriji, uglavnom elektrolizom natrijevog klorida u jeftinijem postupku od proizvodnje metalnog natrija.

aplikacije

Industrijska sinteza

-U industriji, elektrolitičke ćelije se koriste u elektrorefiniranju i elektrodepoziciji različitih obojenih metala. Gotovo svi aluminij, bakar, cink i olovo visoke čistoće proizvedeni su industrijski u elektrolitičkim stanicama.

-Vodik nastaje elektrolizom vode. Ovaj kemijski postupak također se koristi za dobivanje teške vode (D2O).

-Metali kao što su Na, K i Mg dobivaju se elektrolizom rastaljenih elektrolita. Elektrolizom se dobivaju i ne-metali kao što su fluoridi i kloridi. Dodatno, spojevi kao što su NaOH, KOH, Na2CO3 i KMnO4 sintetiziraju se istim postupkom.

Premazivanje i rafiniranje metala

-Proces premazivanja nižeg metala kvalitetnijim metalom poznat je kao galvaniziranje. Svrha toga je spriječiti koroziju donjeg metala i učiniti ga privlačnijim. Elektrolitičke stanice se u tu svrhu koriste u galvanizaciji.

-Nečisti metali mogu se rafinirati elektrolizom. U slučaju bakra, na katodi se stavljaju vrlo tanke metalne ploče i na anodi se rafiniraju velike šipke nečistog bakra..

-Korištenje furniranih artikala je uobičajeno u društvu. Nakit i pribor za jelo često su srebrni; Zlato se elektroda stavlja u nakit i električne kontakte. Mnogi predmeti prekriveni su bakrom u dekorativne svrhe.

-Automobili imaju bokobrane i druge dijelove kromiranog čelika. Krom automobilske obrane traje samo 3 sekunde elektrodepozicije kroma kako bi se dobila svijetla površina debljine 0,0002 mm.

-Brzo elektropozicioniranje metala proizvodi crne i grube površine. Polagana elektroda stvara glatke površine. "Limenke" su čelik obložen kositrom elektrolizom. Ponekad se ove kantice kromiraju u djeliću sekunde s debljinom ekstremno tankog kromiranog sloja.

reference

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Učenje.
  2. eMedical Prep. (2018.). Primjene elektrolize. Preuzeto s: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018.). Elektrolitička stanica. Preuzeto s: en.wikipedia.org
  4. Shapley P. (2012). Galvanske i elektrolitičke stanice. Preuzeto s: butane.chem.uiuc.edu
  5. Bodner Research Web. (N. D.). Elektrolitičke stanice Preuzeto s: chemed.chem.purdue.edu