ELEKTROLITINIS ELEMENTAS: DALYS, KAIP JIS VEIKIA IR PROGRAMOS - CHEMIJA - 2025

Elektrolizeris yra vidutinio, kur energijos arba elektros srovė yra naudojamas atlikti ne spontaniškai oksido-redukcijos reakcija. Jį sudaro du elektrodai: anodas ir katodas.

Anodo (+) metu vyksta oksidacija, nes šioje vietoje kai kurie elementai ar junginiai praranda elektronus; o katode (-) - redukcija, nes jame kai kurie elementai ar junginiai įgyja elektronus.

Šaltinis: RodEz2, iš „Wikimedia Commons“

Elektrolitiniame elemente kai kurios medžiagos, anksčiau jonizuotos, suskaidomos vykstant procesui, vadinamam elektrolize.

Elektros srovės taikymas sukuria jonų judėjimo elektrolitiniame elemente orientaciją. Teigiamai įkrauti jonai (katijonai) migruoja link įkrovimo katodo (-).

Tuo tarpu neigiamai įkrauti jonai (anijonai) migruoja link įkrauto anodo (+). Šis krūvio perdavimas sudaro elektros srovę (vaizdas viršuje). Tokiu atveju elektros srovę veda elektrolitų tirpalai, esantys elektrolitinio elemento inde.

Faradėjaus elektrolizės dėsnis teigia, kad medžiagos, kuriai esant oksiduojasi ar redukuojasi kiekviename elektrode, kiekis yra tiesiogiai proporcingas elektros energijos kiekiui, kuris praeina per kamerą ar elementą.

Dalys

Elektrolitinis elementas yra sudarytas iš talpyklos, kurioje kaupiasi medžiaga, kuri patirs elektros krūvio sukeltas reakcijas.

Talpykloje yra pora elektrodų, kurie yra prijungti prie nuolatinės srovės akumuliatoriaus. Paprastai naudojami elektrodai yra pagaminti iš inertiškos medžiagos, tai yra, jie nedalyvauja reakcijose.

Ampermetrą galima nuosekliai sujungti su akumuliatoriumi, kad būtų galima išmatuoti srovės, tekančios per elektrolito tirpalą, intensyvumą. Taip pat lygiagrečiai dedamas voltmetras, kad būtų galima išmatuoti įtampos skirtumą tarp elektrodų porų.

Kaip veikia elektrolitinis elementas?

Išlydyto natrio chlorido elektrolizė

Pirmenybė teikiama išlydytam natrio chloridui, o ne kietam natrio chloridui, nes pastarasis nevadina elektros. Jonai vibruoja jūsų kristaluose, tačiau jie negali laisvai judėti.

Katodo reakcija

Prie akumuliatoriaus gnybtų prijungti elektrodai, pagaminti iš grafito, inertinės medžiagos. Prie teigiamo akumuliatoriaus gnybto yra prijungtas elektrodas, sudarantis anodą (+).

Tuo tarpu kitas elektrodas yra prijungtas prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto, sudarančio katodą (-). Kai iš akumuliatoriaus teka srovė, pastebima:

Katode (-) yra redukuotas Na ⁺ jonas , kuris, gaudamas elektroną, virsta metaliniu Na:

Na ⁺ + e ^- => Na (l)

Ant išlydyto natrio chlorido viršaus sidabriškai baltas metalinis natris.

Anodo reakcija

Priešingai, anode (+) įvyksta Cl ^- jono oksidacija , nes jis praranda elektronus ir virsta chloro dujomis (Cl ₂ ). Tai procesas, pasireiškiantis dujos anode. šviesiai žalia spalva. Prie anodo vykstančią reakciją galima apibūdinti taip:

2Cl ^- => Cl ₂ (g) + 2 e ^-

NaCl susidaro metalinės Na ir Cl ₂ dujos nėra savaiminis procesas, reikalaujantis aukštesnės nei 800º C temperatūros. Elektros srovė tiekia energiją nurodytam virsmui, vykstančiam elektrolitinio elemento elektroduose.

Elektronai sunaudojami katode (-) redukcijos procese ir yra gaminami prie anodo (+) oksidacijos metu. Todėl elektronai teka per išorinę elektrolitinio elemento grandinę nuo anodo iki katodo.

Nuolatinės srovės akumuliatorius tiekia energiją, kad elektronai galėtų tekėti savaime nuo anodo (+) iki katodo (-).

Žemutinė ląstelė

Downo elementas yra aprašytas ir naudojamas metalo Na ir chloro dujų pramoninei gamybai naudojamo elektrolitinio elemento adaptacija.

Dauno elektrolitiniame elemente yra įtaisai, kurie leidžia atskirai surinkti metalines natrio ir chloro dujas. Šis metalinio natrio gamybos būdas vis dar yra labai praktiškas.

Skystas metalinis natris, išleistas elektrolizės būdu, nusausinamas, atvėsinamas ir supjaustomas į blokus. Vėliau jis laikomas inertiškoje terpėje, nes natris gali reaguoti sprogiai, susilietęs su vandeniu ar atmosferos deguonimi.

Chloro dujos pramonėje gaminamos daugiausia natrio chlorido elektrolizės būdu, pigesniu būdu nei metalinio natrio.

Programos

Pramoninės sintezės

-Pramonėje elektrolitinės ląstelės yra naudojamos įvairių spalvotųjų metalų elektriniam rafinavimui ir galvanizavimui. Beveik visas aukšto grynumo aliuminis, varis, cinkas ir švinas pramoniniu būdu gaminami elektrolitinėse kamerose.

-Vandenilis gaunamas elektrolizuojant vandenį. Ši cheminė procedūra taip pat naudojama gaunant sunkųjį vandenį (D ₂ O).

- Metalai, tokie kaip Na, K ir Mg, gaunami elektrolizuojant išlydytus elektrolitus. Taip pat nemetalai, tokie kaip fluoridai ir chloridai, gaunami elektrolizės būdu. Be to, junginiai, tokie kaip NaOH, KOH, Na ₂ CO ₃ ir KMnO ₄ yra susintetintas pagal tą pačią procedūrą.

Metalų dengimas ir valymas

- Žemesnės kokybės metalo padengimas aukštesnės kokybės metalu yra žinomas kaip galvanizacija. Tikslas yra užkirsti kelią apatinio metalo korozijai ir padaryti jį patrauklesnį. Tam tikslui galvanizuojant naudojami elektrolitiniai elementai.

- Neišvalyti metalai gali būti išvalomi elektrolizės būdu. Vario atveju ant katodo dedami labai ploni metalo lakštai, o ant anodo - dideli nevalyto vario strypai.

- Visuomenėje paplitęs faneruotų daiktų naudojimas. Papuošalai ir indai paprastai yra sidabriniai; auksas yra nusodinamas ant papuošalų ir elektrinių kontaktų. Dekoratyviniais tikslais daugelis objektų yra padengti variu.

-Automobiliai turi chromuoto plieno sparnus ir kitas dalis. Chromuotas automobilio buferio padengimas užtrunka vos per 3 sekundes chromo nusodinimo, kad būtų 0.0002 mm storio blizgus paviršius.

- Dėl greito metalo nusodinimo gaunami juodi ir šiurkštūs paviršiai. Dėl lėto elektrodažymo gaunami lygūs paviršiai. "Skardinės skardinės" pagamintos iš plieno, padengto alavu elektrolizės būdu. Kartais šios skardinės yra chromuotos per sekundės dalį, o chromo sluoksnio storis yra ypač plonas.

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. eMedical Prep. (2018 m.). Elektrolizės taikymo būdai. Atkurta iš: emedicalprep.com
3. Vikipedija. (2018 m.). Elektrolitinis elementas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. Prof. Shapley P. (2012). Galvaninės ir elektrolitinės ląstelės. Atkurta iš: butane.chem.uiuc.edu
5. „Bodner“ tyrimų internetas. (sf). Elektrolitiniai elementai. Atgauta iš: chemed.chem.purdue.edu