Bahagian sel elektrolitik, bagaimana ia berfungsi dan aplikasi



The sel elektrolitik ia adalah medium di mana tenaga atau arus elektrik digunakan untuk melakukan reaksi pengurangan pengoksidaan bukan spontan. Ia terdiri daripada dua elektrod: anod dan katod.

Di anod (+) pengoksidaan berlaku, kerana di laman web ini beberapa unsur atau sebatian kehilangan elektron; sedangkan dalam katod (-), pengurangan, kerana di dalamnya beberapa elemen atau sebatian memperoleh elektron.

Dalam sel elektrolitik berlaku penguraian beberapa bahan, yang sebelumnya terionisasi, melalui proses yang dikenali sebagai elektrolisis.

Penggunaan arus elektrik menghasilkan orientasi dalam pergerakan ion dalam sel elektrolitik. Ion-ion kation positif (kation) berpindah ke katod caj (-).

Sementara itu, ion yang bermuatan negatif (anion) berhijrah ke arah anod yang dikenakan (+). Pemindahan caj ini merupakan arus elektrik (imej atas). Dalam kes ini, arus elektrik dijalankan oleh larutan elektrolit, yang terdapat di dalam bekas sel elektrolisis.

Undang-undang elektrolisis Faraday menyatakan bahawa jumlah bahan yang mengalami pengoksidaan atau pengurangan dalam setiap elektrod adalah berkadar terus dengan jumlah tenaga elektrik yang melalui sel atau sel.

Indeks

  • 1 Bahagian
  • 2 Bagaimana sel elektrolisis berfungsi?
    • 2.1 Elektrolisis natrium klorida cair
    • 2.2 Down Cell
  • 3 Aplikasi
    • 3.1 sintesis industri
    • 3.2 Salutan dan penapisan logam
  • 4 Rujukan

Bahagian

Sel elektrolisis terdiri daripada bekas di mana bahan yang akan mengalami tindak balas yang disebabkan oleh cas elektrik telah disimpan.

Kapal ini mempunyai sepasang elektrod yang disambungkan ke bateri semasa langsung. Elektrod yang biasanya digunakan adalah bahan lengai, iaitu, mereka tidak campur tangan dalam tindak balas.

Dalam siri dengan bateri ammeter boleh disambungkan untuk mengukur intensiti aliran semasa melalui larutan elektrolitik. Juga, sebuah voltmeter diletakkan selari untuk mengukur perbezaan voltan antara sepasang elektrod.

Bagaimana sel elektrolisis berfungsi?

Elektrolisis natrium klorida lebur

Lebih disukai menggunakan natrium klorida cair ke natrium klorida pepejal, kerana yang terakhir tidak menjalankan elektrik. Ion bergetar di dalam kristal mereka, tetapi mereka tidak bebas bergerak.

Reaksi katod

Elektrod grafit, bahan lengai, disambungkan ke terminal bateri. Elektrod dihubungkan dengan terminal positif bateri, yang membentuk anod (+).

Sementara itu, elektrod lain dihubungkan dengan terminal negatif bateri, yang membentuk katod (-). Apabila arus yang datang dari bateri mengalir, yang berikut diperhatikan:

Pengurangan ion Na berlaku di katod (-)+, yang apabila mereka mendapat elektron mereka berubah menjadi logam Na:

Na+  +   e-   => Na (l)

Natrium metalik logam putih putih pada natrium klorida cair.

Reaksi anod

Sebaliknya, di anod (+) pengoksidaan Cl itu berlaku-, kerana ia kehilangan elektron dan menjadi gas klorin (Cl2), suatu proses yang ditunjukkan oleh penampilan gas hijau pucat di anod tersebut. Reaksi yang berlaku di anod boleh dijelaskan, seperti ini:

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

Pembentukan gas Na dan Cl metalik2 dari NaCl bukan proses spontan, memerlukan suhu lebih tinggi daripada 800 º C untuk berlaku. Arus elektrik membekalkan tenaga untuk transformasi yang ditunjukkan berlaku dalam elektrod sel elektrolisis.

Elektron dikonsumsi di katod (-), dalam proses pengurangan dan dihasilkan di anod (+) semasa pengoksidaan. Oleh itu, elektron mengalir melalui litar luar sel elektrolisis dari anoda ke katod.

Bateri semasa langsung membekalkan tenaga untuk elektron untuk mengalir secara spontan dari anoda (+) ke katod (-).

Down Cell

Sel Down adalah penyesuaian sel elektrolisis yang digambarkan dan digunakan untuk pengeluaran industri logam Na dan gas klorin.

Sel elektrolisis Down mempunyai peranti yang membolehkan koleksi, secara berasingan, gas natrium dan klorin metalik. Kaedah menghasilkan natrium metalik masih sangat praktikal.

Setelah ia dilepaskan oleh elektrolisis, natrium logam cair disalirkan, disejukkan dan dipotong menjadi blok. Selanjutnya, ia disimpan dalam medium inert, kerana natrium boleh bertindak balas dengan letupan dengan bersentuhan dengan air atau oksigen atmosfera.

Gas klorin dihasilkan dalam industri, terutamanya oleh elektrolisis natrium klorida dalam proses yang lebih murah daripada pengeluaran natrium metalik.

Permohonan

Sintesis industri

-Dalam industri, sel elektrolitik digunakan dalam electrorefining dan elektrodeposisi pelbagai logam bukan ferus. Hampir semua aluminium, tembaga, zink dan plumbum kemurnian tinggi dihasilkan secara industri dalam sel-sel elektrolitik.

-Hidrogen dihasilkan oleh elektrolisis air. Prosedur kimia ini juga digunakan untuk mendapatkan air berat (D2O).

-Logam seperti Na, K dan Mg diperolehi oleh elektrolisis elektrolit cair. Juga, bukan logam seperti fluorida dan klorida diperolehi oleh elektrolisis. Di samping itu, sebatian seperti NaOH, KOH, Na2CO3 dan KMnO4 mereka disintesis dengan prosedur yang sama.

Salutan dan penapisan logam

-Proses salutan logam yang lebih rendah dengan logam berkualiti tinggi dikenali sebagai penyaduran elektrik. Tujuannya adalah untuk mengelakkan hakisan logam yang lebih rendah dan menjadikannya lebih menarik. Sel-sel elektrolitik digunakan dalam elektroplating untuk tujuan ini.

-Logam tidak jelas boleh disempurnakan oleh elektrolisis. Dalam hal tembaga, kepingan logam yang sangat nipis diletakkan pada katod dan bar besar tembaga yang tidak jelas akan ditapis di anod..

-Penggunaan artikel veneer adalah perkara biasa dalam masyarakat. Barang kemas dan pinggan mangkuk sering perak; Emas elektrodeposited dalam perhiasan dan kenalan elektrik. Banyak objek dilindungi dengan tembaga untuk tujuan hiasan.

-Kereta mempunyai fender dan kepingan keluli chromed lain. Krom pertahanan kereta hanya mengambil masa 3 saat elektrodeposisi kromium untuk menghasilkan permukaan terang 0.0002 mm tebal.

-Elektrodeposisi pesat logam menghasilkan permukaan hitam dan kasar. Elektrodeposisi perlahan menghasilkan permukaan licin. "Tin timah" adalah keluli yang dilapisi timah dengan elektrolisis. Kadang-kadang, tin-kaleng ini dihidupkan dalam pecahan sesaat dengan ketebalan lapisan krom yang sangat nipis.

Rujukan

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE.
  2. eMedical Prep. (2018). Aplikasi Elektrolisis. Diperolehi daripada: emedicalprep.com
  3. Wikipedia. (2018). Sel elektrolitik. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
  4. Prof. Shapley P. (2012). Sel Galvanic dan Elektrolitik. Diperolehi daripada: butane.chem.uiuc.edu
  5. Web Penyelidikan Bodner. (s.f.). Sel-sel elektrolitik Diperolehi daripada: chemed.chem.purdue.edu