חלקים תא אלקטרוליטי, איך זה עובד ויישומים

ה תא אלקטרוליטי זהו מדיום שבו האנרגיה או זרם חשמלי משמש לביצוע תגובה לא-ספונטנית להפחתת חמצון. הוא מורכב משני אלקטרודות: האנודה והקתודה.

ב האנודה (+) חמצון מתרחשת, שכן באתר זה כמה אלמנטים או תרכובות לאבד אלקטרונים; ואילו ב קטודה (-), הפחתה, שכן בו כמה אלמנטים או compounds לזכות electrons.

בתא אלקטרוליטי מתרחשת הפירוק של כמה חומרים, בעבר מיונן, באמצעות תהליך המכונה אלקטרוליזה.

היישום של זרם חשמלי מייצר אוריינטציה בתנועה של יונים בתא אלקטרוליטי. יונים טעונים חיוביים (קטיונים) נודדים לקתודה טעונה (-).

בינתיים, היונים טעונה שלילית (אניונים) נודדים לכיוון האנודה טעונה (+). העברה זו מהווה זרם חשמלי (תמונה עליונה). במקרה זה, זרם חשמלי מתבצע על ידי פתרונות אלקטרוליט, נוכח במיכל של התא אלקטרוליטי.

החוקים של פאראדיי של מדינות אלקטרוליזה שכמות החומר עובר חמצון או הפחתה בכל אלקטרודה הוא ביחס ישר לכמות עובר חשמל דרך הסלולרי או תא.

אינדקס

• 1 חלקים
• כיצד פועל תא אלקטרוליטי?
  • 2.1 אלקטרוליזה של נתרן כלורי מותך
  • 2.2 תא
• 3 יישומים
  • 3.1 סינתזה תעשייתית
  • 3.2 צביעה וזיקוק מתכות
• 4 הפניות

חלקים

תא אלקטרוליטי מורכב ממיכל שבו החומר המופק לחוות את התגובות הנגרמות על ידי המטען החשמלי מופקד.

הספינה יש זוג אלקטרודות מחוברות הסוללה הנוכחית ישירה. האלקטרודות המשמשות בדרך כלל הן של חומר אינרטי, כלומר, הן אינן מתערבות בתגובות.

בסדרה עם הסוללה מד יכול להיות מחובר למדוד את עוצמת הזרם הנוכחי דרך הפתרון אלקטרוליטי. כמו כן, מד מתח ממוקם במקביל כדי למדוד את ההבדל במתח בין זוג האלקטרודות.

איך עובד תא אלקטרוליטי?

אלקטרוליזה של נתרן כלורי מותך

הוא העדיף להשתמש כלורי נתרן מותך כלוריד נתרן מוצק, שכן האחרון אינו מוליך חשמל. היונים רוטטים בתוך הגבישים שלהם, אבל הם אינם חופשיים לזוז.

תגובת הקתודה

האלקטרודות גרפיט, חומר אינרטי, מחוברים מסופים של הסוללה. אלקטרודה מחוברת למסוף החיובי של הסוללה, המהווה את האנודה (+).

בינתיים, האלקטרודה האחרת מחוברת למסוף השלילי של הסוללה, המהווה את הקתודה (-). כאשר הנוכחי מגיע מן הסוללה זורמת, הבאים הוא ציין:

ירידה של יון Na מתרחשת בקתודה (-)⁺, אשר כאשר הם מקבלים אלקטרון הם הופכים Na מתכתי:

Na⁺  +   ה^-   => Na (l)

כסף לבן מתכתי נתרן צף על כלורי נתרן מותך.

התגובה האנודה

להיפך, על האנודה (+) חמצון של יון Cl מתרחשת^-, שכן הוא מאבד אלקטרונים והופך גז כלור (Cl₂), תהליך המתבטא בהופעת גז ירוק בהיר על האנודה. התגובה המתרחשת על האנודה יכולה להיות schematized, כך:

2Cl^- 49 tim₂ (ז) + 2 ה^-

היווצרות של מתכת Na ו Cl מתכת₂ מ NaCl אינו תהליך ספונטני, הדורשים טמפרטורות גבוהות מ 800 מעלות צלזיוס להתרחש. זרם חשמלי מספק את האנרגיה עבור השינוי המצוין להתרחש האלקטרודות של התא אלקטרוליטי.

האלקטרונים שנצרכים על הקתודה (-) בתהליך ההפחתה ו להתרחש האנודה (+) במהלך חמצון. לכן, האלקטרונים לזרום דרך המעגל החיצוני של תא אלקטרוליטי מהאנודה הקתודה.

האנרגיה שהסוללה מספקת ישיר הנוכחי עבור האלקטרונים לזרום לא האנודה ספונטני (+) כדי הקתודה (-).

לתא למטה

התא למטה הוא הסתגלות התא אלקטרוליטי תיאר והוא משמש לייצור תעשייתי של Na ו גז כלור מתכתי.

לתא אלקטרוליטי של דאון יש מכשירים המאפשרים את האוסף, בנפרד, של נתרן מתכתי כלור גז. שיטה זו של ייצור נתרן מתכתי הוא עדיין מאוד מעשי.

לאחר שפורסמו על ידי אלקטרוליזה, נתרן מתכת נוזלית מנוקז, מקורר וחותכים לקוביות. לאחר מכן, הוא מאוחסן בסביבה אינרטי, מאז נתרן יכול להגיב נפץ על קשר עם מים או עם חמצן אטמוספרי.

כלור גז מיוצר בתעשייה בעיקר על ידי אלקטרוליזה של נתרן כלורי בהפקה פחות יקרה של נתרן מתכתי.

יישומים

סינתזה תעשייתית

-בתעשייה, תאים אלקטרוליטיים משמשים electrorefining ו electrodeposition של מתכות לא ברזליות שונות. כמעט כל אלומיניום טוהר גבוהה, נחושת, אבץ ועופרת מיוצרים תעשייתית בתאי אלקטרוליטי.

-מימן מופק על ידי אלקטרוליזה של מים. הליך כימי זה משמש גם להשגת מים כבדים (D₂O).

-מתכות כגון Na, K ו Mg מתקבלים על ידי אלקטרוליזה של אלקטרוליטים מותכים. כמו כן, שאינם מתכות כגון פלואורידים וכלורידים מתקבלים על ידי אלקטרוליזה. בנוסף, תרכובות כגון NaOH, KOH, Na₂CO₃ ו קמנו₄ הם מסונתזים על ידי אותו הליך.

ציפוי וציפוי מתכות

-תהליך ציפוי מתכת נמוכה יותר עם מתכת באיכות גבוהה יותר ידוע electroplating. המטרה של זה היא למנוע קורוזיה של המתכת התחתונה ולהפוך אותו לאטרקטיבי יותר. תאים אלקטרוליטיים משמשים electroplating למטרה זו.

-מתכות טהורות עשויות להיות מעודנות על ידי אלקטרוליזה. במקרה של נחושת, הם ממוקמים קתודת מתכת פרוסות דקות האנודה המוטית גדולה של נחושת טמאה להיות מעודנת.

-השימוש מאמרים veneered נפוץ בחברה. תכשיטים וכלי שולחן הם לעתים קרובות כסף; זהב הוא electrodepitited תכשיטים ואנשי קשר חשמליים. חפצים רבים מכוסים נחושת למטרות דקורטיביות.

-המכוניות יש פגוש וחלקים אחרים של פלדה chromed. כרום של הגנה על הרכב לוקח רק 3 שניות של electrodeposition של כרום לייצר משטח בהיר של 0.0002 מ"מ עובי.

-האלקטרודוזה המהירה של המתכת מייצרת משטחים שחורים וגסים. אלקטרודת חשמל איטית מייצרת משטחים חלקים. "פחים בדיל" הם פלדה מצופה פח על ידי אלקטרוליזה. לפעמים, פחיות אלה chromed בשבריר שנייה עם עובי שכבת כרום דק מאוד.

הפניות

1. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. כימיה (8th ed.). למידה CNGAGE.
2. eMedical Prep. (2018). יישומים של אלקטרוליזה. מקור: emedicalprep.com
3. ויקיפדיה. (2018). תא אלקטרוליטי. מקור: en.wikipedia.org
4. פרופ 'שפלי פ. (2012). גלווני ואלקטרוליטי תאים. מקור: butane.chem.uiuc.edu
5. בודנר מחקר באינטרנט. (s.f.). תאים אלקטרוליטיים מקור: chemed.chem.purdue.edu