Elektrolitik hücre parçaları, nasıl çalıştığı ve uygulamaları

elektrolitik hücre Spontan olmayan bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonu gerçekleştirmek için enerjinin veya bir elektrik akımının kullanıldığı bir ortamdır. İki elektrottan oluşur: anot ve katot.

Anotta (+) oksidasyon meydana gelir, çünkü bu bölgede bazı elementler veya bileşikler elektron kaybeder; katotta (-) ise azalma, çünkü içindeki bazı elementler veya bileşikler elektron kazanır.

Elektrolitik hücrede, elektroliz olarak bilinen bir işlemle daha önce iyonize edilmiş bazı maddelerin ayrışması meydana gelir..

Elektrik akımının uygulanması, elektrolitik hücredeki iyonların hareketinde bir yönelim üretir. Pozitif yüklü iyonlar (katyonlar) yüklü katoda göç ederler (-).

Bu arada, negatif yüklü iyonlar (anyonlar) yüklü anoda (+) doğru göç eder. Bu yük aktarımı bir elektrik akımı oluşturur (üstten görüntü). Bu durumda, elektrik akımı, elektrolitik hücrenin kabında bulunan elektrolit çözeltileri tarafından gerçekleştirilir..

Faraday'ın elektroliz yasası, her elektrotta oksidasyon veya redüksiyona maruz kalan madde miktarının, hücre veya hücreden geçen elektrik miktarıyla doğrudan orantılı olduğunu belirtir..

indeks

• 1 Parça
• 2 Bir elektrolitik hücre nasıl çalışır??
  • 2.1 Erimiş sodyum kloridin elektrolizi
  • 2.2 Aşağı Hücre
• 3 Uygulamalar
  • 3.1 Endüstriyel sentez
  • 3.2 Metallerin kaplanması ve rafine edilmesi
• 4 Kaynakça

parçalar

Bir elektrolitik hücre, elektrik yükünün neden olduğu reaksiyonları deneyimleyecek olan malzemenin biriktirildiği bir kaptan oluşur.

Damar, doğru akım aküsüne bağlı bir çift elektrot içerir. Genellikle kullanılan elektrotlar inert bir malzemedendir, yani reaksiyonlara müdahale etmezler.

Akü ile birlikte, elektrolitik çözelti boyunca akan akımın yoğunluğunu ölçmek için bir ampermetre bağlanabilir. Ayrıca, elektrot çifti arasındaki voltaj farkını ölçmek için paralel olarak bir voltmetre yerleştirilir.

Bir elektrolitik hücre nasıl çalışır??

Erimiş sodyum kloridin elektrolizi

Erimiş sodyum klorürün katı sodyum klorürde kullanılması tercih edilir çünkü ikincisi elektrik iletmez. İyonlar kristallerinin içinde titreşir, ancak hareket etmekte serbest değildirler.

Katot reaksiyonu

İnert bir malzeme olan grafit elektrotlar, akünün terminallerine bağlanır. Anotu (+) oluşturan akünün pozitif terminaline bir elektrot bağlanır.

Bu arada, diğer elektrot, katodu (-) oluşturan akünün negatif terminaline bağlanır. Aküden gelen akım aktığında, aşağıdakiler gözlenir:

Katotta Na iyonunda bir azalma meydana gelir (-)⁺, ki bir elektron kazandıklarında metalik Na'ya dönüşürler:

na⁺  +   ve^-   => Na (l)

Gümüş-beyaz metalik sodyum erimiş sodyum klorür üzerinde yüzer.

Anot reaksiyonu

Aksine, anotta (+) Cl iyonunun oksidasyonu meydana gelir.^-, elektronları kaybettiği ve klor gazı olduğu için (Cl₂), anotta soluk yeşil bir gazın ortaya çıkması ile ortaya çıkan bir işlem. Anotta meydana gelen reaksiyon, şunun gibi şematikleştirilebilir:

2Cl^- => Cl₂ (g) + 2 e^-

Metalik Na ve Cl gazının oluşumu₂ NaCl'den spontan bir işlem değildir, 800 800C'den yüksek sıcaklıkların oluşmasını gerektirir. Elektrik akımı, belirtilen dönüşümün elektrolitik hücrenin elektrotlarında gerçekleşmesi için enerji sağlar.

Elektronlar katotta (-), indirgeme işleminde tüketilir ve oksidasyon sırasında anotta (+) üretilir. Bu nedenle elektronlar, elektrolitik hücrenin harici devresi boyunca anottan katoda.

Doğru akım aküsü, elektronların anottan (+) katoda (-) kendiliğinden akması için enerjiyi sağlar.

Aşağı Hücre

Down hücresi tarif edilen elektrolitik hücrenin bir uyarlamasıdır ve metalik Na ve klor gazının endüstriyel üretimi için kullanılır..

Down'ın elektrolitik hücresinde, metalik sodyum ve klor gazı ayrı olarak toplanmasına izin veren cihazlar bulunur. Bu metalik sodyum üretme yöntemi hala çok pratiktir.

Elektrolizle serbest bırakıldığında, sıvı metalik sodyum boşaltılır, soğutulur ve bloklar halinde kesilir. Daha sonra, inert bir ortamda depolanır, çünkü sodyum su veya atmosferik oksijen ile temasında patlayıcı reaksiyona girebilir..

Klor gazı, endüstride, çoğunlukla sodyum klorürün metalik sodyum üretiminden daha ucuz bir proseste elektrolizi ile üretilir..

uygulamaları

Endüstriyel sentez

-Endüstride, elektrolitik hücreler çeşitli demir dışı metallerin elektroliz işleminde ve elektrodeppozisyonunda kullanılır. Elektrolitik hücrelerde hemen hemen tüm yüksek saflıkta alüminyum, bakır, çinko ve kurşun üretilir.

-Hidrojen, suyun elektrolizi ile üretilir. Bu kimyasal prosedür ayrıca ağır su elde etmek için kullanılır (D₂O).

-Na, K ve Mg gibi metaller erimiş elektrolitlerin elektrolizi ile elde edilir. Ayrıca, floritler ve kloritler gibi metal olmayanlar elektrolizle elde edilir. Ek olarak, NaOH, KOH, Na gibi bileşikler₂CO₃ ve KMnO₄ aynı prosedürle sentezlenirler.

Metallerin kaplanması ve rafine edilmesi

-Düşük bir metalin daha yüksek kalitede metalle kaplanması işlemi elektro kaplama olarak bilinir. Bunun amacı, alt metalin aşınmasını önlemek ve onu daha çekici hale getirmektir. Elektrolitik hücreler bu amaçla elektrolizle kullanılır.

-Saf metaller elektroliz ile rafine edilebilir. Bakır durumunda, katod üzerine çok ince metal levhalar yerleştirilir ve anotta büyük saf bakır çubukları arıtılır..

-Kaplama malzemelerin kullanımı toplumda yaygındır. Takı ve sofra takımları genellikle gümüş; Altın, mücevherlerde ve elektrik kontaklarında elektro-metaliktir. Dekoratif olarak birçok eşya bakırla kaplıdır..

-Otomobillerde çamurluk ve diğer krom çelik parçalar var. Bir otomobil savunmasının kromu, 0.0002 mm kalınlığında parlak bir yüzey oluşturmak için kromun elektrodepozisyonunun sadece 3 saniyesini alıyor.

-Metalin hızlı elektrodeppozisyonu siyah ve pürüzlü yüzeyler üretir. Yavaş elektrodeppozisyon düz yüzeyler üretir. "Teneke kutular" elektrolizle kalay kaplı çeliktir. Bazen, bu kutular, son derece ince krom katmanın kalınlığına sahip bir saniyenin kesirinde kromatlanır..

referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme.
2. eTıbbi Hazırlık (2018). Elektroliz Uygulamaları. Alınan kaynak: emedicalprep.com
3. Vikipedi. (2018). Elektrolitik hücre. Alınan: en.wikipedia.org
4. Shapley P. (2012). Galvanik ve Elektrolitik Hücreler. Alınan: butane.chem.uiuc.edu
5. Bodner Araştırma Ağı. (N.D.). Elektrolitik Hücreler Alınan kaynak: chemed.chem.purdue.edu