Elektrolytische celonderdelen, hoe het werkt en toepassingen

de elektrolytische cel het is een medium waarbij de energie of een elektrische stroom wordt gebruikt om een ​​niet-spontane oxidatie-reductiereactie uit te voeren. Het bestaat uit twee elektroden: de anode en de kathode.

Bij de anode (+) treedt oxidatie op, omdat op deze site sommige elementen of verbindingen elektronen verliezen; terwijl in de kathode (-) de reductie, omdat daarin sommige elementen of verbindingen elektronen verkrijgen.

In de elektrolytische cel vindt de afbraak plaats van sommige stoffen, eerder geïoniseerd, via een proces dat bekend staat als elektrolyse.

De toepassing van de elektrische stroom produceert een oriëntatie in de beweging van de ionen in de elektrolytische cel. Positief geladen ionen (kationen) migreren naar de ladingskathode (-).

Ondertussen migreren de negatief geladen ionen (anionen) naar de geladen anode (+). Deze ladingoverdracht vormt een elektrische stroom (bovenste afbeelding). In dit geval wordt de elektrische stroom uitgevoerd door elektrolytoplossingen, aanwezig in de container van de elektrolytische cel.

Volgens Faraday's wet van elektrolyse is de hoeveelheid stof die oxidatie of reductie ondergaat in elke elektrode rechtevenredig met de hoeveelheid elektriciteit die door de cel of cel gaat.

index

• 1 Onderdelen
• 2 Hoe een elektrolytische cel werkt?
  • 2.1 Elektrolyse van gesmolten natriumchloride
  • 2.2 Omlaag cel
• 3 toepassingen
  • 3.1 Industriële synthese
  • 3.2 Coating en raffinage van metalen
• 4 Referenties

onderdelen

Een elektrolytische cel bestaat uit een container waarin het materiaal dat de door de elektrische lading geïnduceerde reacties zal ervaren, wordt afgezet.

Het vat heeft een paar elektroden die zijn aangesloten op een gelijkstroomaccu. De elektroden die meestal worden gebruikt, zijn van een inert materiaal, dat wil zeggen dat ze niet tussenkomen in de reacties.

In serie met de batterij kan een ampèremeter worden aangesloten om de intensiteit van de stroom die door de elektrolytische oplossing stroomt te meten. Ook wordt een voltmeter parallel geplaatst om het spanningsverschil tussen het paar elektroden te meten.

Hoe een elektrolytische cel werkt?

Elektrolyse van gesmolten natriumchloride

Het heeft de voorkeur het gesmolten natriumchloride toe te passen op het vaste natriumchloride, omdat dit laatste geen elektriciteit geleidt. De ionen trillen in hun kristallen, maar ze zijn niet vrij om te bewegen.

Kathode reactie

De grafietelektroden, een inert materiaal, zijn verbonden met de aansluitpunten van de batterij. Een elektrode is verbonden met de positieve pool van de batterij, die de anode vormt (+).

Ondertussen is de andere elektrode verbonden met de negatieve aansluiting van de batterij, die de kathode (-) vormt. Wanneer de stroom afkomstig van de batterij stroomt, wordt het volgende in acht genomen:

Een reductie van het Na-ion vindt plaats aan de kathode (-)⁺, wanneer ze een elektron krijgen, veranderen ze in een metallische Na:

na⁺  +   en^-   => Na (l)

Zilver-wit metallisch natrium drijft op gesmolten natriumchloride.

Anodereactie

Integendeel, bij de anode (+) treedt de oxidatie van het Cl-ion op^-, omdat het elektronen verliest en chloorgas wordt (Cl₂), een proces dat zich manifesteert door het verschijnen van een lichtgroen gas aan de anode. De reactie die optreedt bij de anode kan als volgt worden geschematiseerd:

2Cl^- => Cl₂ (g) + 2 e^-

De vorming van metallisch Na- en Cl-gas₂ van NaCl is geen spontaan proces, waarbij temperaturen hoger dan 800 º C moeten optreden. De elektrische stroom levert de energie voor de aangegeven transformatie om op te treden in de elektroden van de elektrolytische cel.

De elektronen worden geconsumeerd aan de kathode (-), in het reductieproces en worden geproduceerd aan de anode (+) tijdens oxidatie. Daarom stromen de elektronen door het externe circuit van de elektrolytische cel van de anode naar de kathode.

De gelijkstroombatterij levert de energie voor de elektronen om spontaan van de anode (+) naar de kathode te stromen (-).

Down Cell

De Down-cel is een aanpassing van de beschreven elektrolytische cel en wordt gebruikt voor de industriële productie van metallisch Na- en chloorgas.

De elektrolytische cel van Down heeft apparaten die afzonderlijk metaalnatrium- en chloorgas kunnen verzamelen. Deze methode voor het produceren van metaalnatrium is nog steeds erg praktisch.

Zodra het wordt vrijgegeven door elektrolyse, wordt het vloeibare metaalachtige natrium afgevoerd, gekoeld en in blokken gesneden. Vervolgens wordt het bewaard in een inert medium, omdat natrium explosief kan reageren door contact met water of zuurstof uit de lucht.

Chloorgas wordt in de industrie geproduceerd, voornamelijk door de elektrolyse van natriumchloride in een minder duur proces dan de productie van metallisch natrium.

toepassingen

Industriële synthese

-In de industrie worden elektrolytische cellen gebruikt voor het electroraffineren en galvaniseren van verschillende non-ferro metalen. Bijna al het zeer zuivere aluminium, koper, zink en lood worden industrieel geproduceerd in elektrolytische cellen.

-Waterstof wordt geproduceerd door elektrolyse van water. Deze chemische procedure wordt ook gebruikt om zwaar water te verkrijgen (D.₂O).

-Metalen zoals Na, K en Mg worden verkregen door de elektrolyse van gesmolten elektrolyten. Ook worden niet-metalen zoals fluoriden en chloriden verkregen door elektrolyse. Bovendien kunnen verbindingen zoals NaOH, KOH, Na₂CO₃ en KMnO₄ ze worden volgens dezelfde procedure gesynthetiseerd.

Coating en raffinage van metalen

-Het proces van het coaten van een lager metaal met een metaal van betere kwaliteit staat bekend als galvaniseren. Het doel hiervan is corrosie van het onderste metaal te voorkomen en aantrekkelijker te maken. Elektrolytische cellen worden voor dit doel gebruikt bij galvaniseren.

-Onzuivere metalen kunnen worden gezuiverd door elektrolyse. In het geval van koper worden zeer dunne metaalplaten op de kathode geplaatst en moeten grote staven van onzuiver koper aan de anode worden geraffineerd..

-Het gebruik van gefineerde artikelen is gebruikelijk in de samenleving. Sieraden en servies zijn vaak zilver; Goud is electrodeposited in sieraden en elektrische contacten. Veel objecten zijn bedekt met koper voor decoratieve doeleinden.

-De auto's hebben een spatbord en andere stukken verchroomd staal. Het chroom van een auto-afweereenheid neemt slechts 3 seconden elektrodepositie van chroom om een ​​helder oppervlak van 0,0002 mm dik te produceren.

-De snelle elektrolytische afzetting van het metaal produceert zwarte en ruwe oppervlakken. Langzame elektrodepositie produceert gladde oppervlakken. De "blikjes" zijn staal bekleed met tin door elektrolyse. Soms zijn deze blikjes in een fractie van een seconde verchroomd met de dikte van de extreem dunne chroomlaag.

referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e druk). CENGAGE Leren.
2. eMedical Prep. (2018). Toepassingen van elektrolyse. Teruggeplaatst van: emedicalprep.com
3. Wikipedia. (2018). Elektrolytische cel. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
4. Prof. Shapley P. (2012). Galvanische en elektrolytische cellen. Teruggeplaatst van: butane.chem.uiuc.edu
5. Bodner Research Web. (N.D.). Elektrolytische cellen Teruggeplaatst van: chemed.chem.purdue.edu