Các bộ phận tế bào điện phân, cách thức hoạt động và ứng dụng

các tế bào điện phân nó là một môi trường sử dụng năng lượng hoặc dòng điện để thực hiện phản ứng oxy hóa - khử không tự phát. Nó bao gồm hai điện cực: cực dương và cực âm.

Tại quá trình oxy hóa anode (+) xảy ra, vì tại vị trí này, một số nguyên tố hoặc hợp chất bị mất electron; trong khi ở cực âm (-), sự khử, vì trong đó một số nguyên tố hoặc hợp chất thu được electron.

Trong tế bào điện phân xảy ra sự phân hủy của một số chất, trước đó bị ion hóa, thông qua một quá trình được gọi là điện phân.

Ứng dụng của dòng điện tạo ra sự định hướng trong sự chuyển động của các ion trong tế bào điện phân. Các ion tích điện dương (cation) di chuyển đến cực âm điện tích (-).

Trong khi đó, các ion tích điện âm (anion) di chuyển về phía cực dương tích điện (+). Sự chuyển điện tích này tạo thành một dòng điện (hình trên cùng). Trong trường hợp này, dòng điện được thực hiện bằng các dung dịch điện phân, có trong hộp chứa của tế bào điện phân.

Định luật điện phân của Faraday nói rằng lượng chất trải qua quá trình oxy hóa hoặc khử trong mỗi điện cực tỷ lệ thuận với lượng điện đi qua tế bào hoặc tế bào.

Chỉ số

• 1 phần
• 2 Làm thế nào một tế bào điện phân hoạt động?
  • 2.1 Điện phân natri clorua nóng chảy
  • 2.2 xuống ô
• 3 ứng dụng
  • 3.1 Tổng hợp công nghiệp
  • 3.2 Lớp phủ và tinh luyện kim loại
• 4 tài liệu tham khảo

Bộ phận

Một tế bào điện phân bao gồm một vật chứa trong đó vật liệu sẽ trải qua các phản ứng gây ra bởi điện tích được lắng đọng.

Tàu có một cặp điện cực được kết nối với pin trực tiếp. Các điện cực thường được sử dụng là vật liệu trơ, nghĩa là chúng không can thiệp vào các phản ứng.

Nối tiếp với pin, một ampe kế có thể được kết nối để đo cường độ dòng điện chạy qua dung dịch điện phân. Ngoài ra, một vôn kế được đặt song song để đo chênh lệch điện áp giữa các cặp điện cực.

Làm thế nào một tế bào điện phân hoạt động?

Điện phân natri clorua nóng chảy

Nên sử dụng natri clorua nóng chảy để natri clorua rắn, vì loại này không dẫn điện. Các ion rung động bên trong tinh thể của chúng, nhưng chúng không tự do di chuyển.

Phản ứng catốt

Các điện cực than chì, một vật liệu trơ, được kết nối với các cực của pin. Một điện cực được kết nối với cực dương của pin, tạo thành cực dương (+).

Trong khi đó, điện cực khác được kết nối với cực âm của pin, tạo thành cực âm (-). Khi dòng điện phát ra từ dòng pin, điều sau đây được quan sát:

Sự khử ion Na xảy ra ở cực âm (-)⁺, mà khi chúng thu được một electron, chúng biến thành Na kim loại:

Na⁺  +   e^-   => Na (l)

Natri kim loại màu trắng bạc nổi trên natri clorua nóng chảy.

Phản ứng cực dương

Ngược lại, ở cực dương (+) xảy ra quá trình oxy hóa ion Cl^-, vì nó mất electron và trở thành khí clo (Cl₂), một quá trình biểu hiện bằng sự xuất hiện của một loại khí màu lục nhạt ở cực dương. Phản ứng xảy ra ở cực dương có thể được sơ đồ hóa, như thế này:

2Cl^- => Cl₂ (g) + 2 đ^-

Sự hình thành của kim loại khí Na và Cl₂ từ NaCl không phải là quá trình tự phát, đòi hỏi nhiệt độ cao hơn 800 º C xảy ra. Dòng điện cung cấp năng lượng cho sự biến đổi được chỉ định xảy ra trong các điện cực của tế bào điện phân.

Các electron được tiêu thụ ở cực âm (-), trong quá trình khử và được tạo ra ở cực dương (+) trong quá trình oxy hóa. Do đó, các electron chảy qua mạch ngoài của tế bào điện phân từ cực dương đến cực âm.

Pin dòng điện trực tiếp cung cấp năng lượng cho các electron tự phát từ cực dương (+) đến cực âm (-).

Xuống ô

Tế bào Down là một sự thích nghi của tế bào điện phân được mô tả và được sử dụng để sản xuất công nghiệp của kim loại Na và khí clo.

Tế bào điện phân của Down có các thiết bị cho phép thu gom riêng rẽ natri kim loại và khí clo. Phương pháp sản xuất natri kim loại này vẫn rất thiết thực.

Sau khi được giải phóng bằng điện phân, natri kim loại lỏng được rút hết, làm lạnh và cắt thành khối. Sau đó, nó được lưu trữ trong môi trường trơ, vì natri có thể phản ứng bùng nổ khi tiếp xúc với nước hoặc oxy trong khí quyển.

Khí clo được sản xuất trong công nghiệp, chủ yếu bằng cách điện phân natri clorua trong một quy trình ít tốn kém hơn so với sản xuất natri kim loại.

Ứng dụng

Tổng hợp công nghiệp

-Trong công nghiệp, các tế bào điện phân được sử dụng trong quá trình điện hóa và định vị điện của các kim loại màu khác nhau. Hầu như tất cả nhôm, đồng, kẽm và chì có độ tinh khiết cao được sản xuất công nghiệp trong các tế bào điện phân.

-Hydrogen được sản xuất bằng cách điện phân nước. Quy trình hóa học này cũng được sử dụng để thu được nước nặng (D₂Ô).

-Các kim loại như Na, K và Mg thu được bằng cách điện phân các chất điện phân nóng chảy. Ngoài ra, các phi kim loại như florua và clorua thu được bằng cách điện phân. Ngoài ra, các hợp chất như NaOH, KOH, Na₂CO₃ và KMnO₄ chúng được tổng hợp theo cùng một quy trình.

Lớp phủ và tinh chế kim loại

-Quá trình phủ một kim loại thấp hơn với kim loại chất lượng cao hơn được gọi là mạ điện. Mục đích của việc này là để chống ăn mòn kim loại thấp hơn và làm cho nó hấp dẫn hơn. Các tế bào điện phân được sử dụng trong mạ điện cho mục đích này.

-Kim loại tạp chất có thể được tinh chế bằng điện phân. Trong trường hợp của đồng, các tấm kim loại rất mỏng được đặt trên cực âm và các thanh đồng lớn không tinh khiết sẽ được tinh chế ở cực dương..

-Việc sử dụng các bài báo veneered là phổ biến trong xã hội. Đồ trang sức và bộ đồ ăn thường có màu bạc; Vàng được điện hóa trong đồ trang sức và tiếp xúc điện. Nhiều đồ vật được phủ đồng cho mục đích trang trí.

-Những chiếc xe có chắn bùn và các mảnh thép mạ crôm khác. Lớp crôm của lớp bảo vệ ô tô chỉ mất 3 giây để định vị điện cực của crom để tạo ra bề mặt sáng dày 0,0002 mm.

-Sự định vị điện cực nhanh của kim loại tạo ra các bề mặt đen và thô. Định vị điện chậm tạo ra các bề mặt mịn. "Lon thiếc" được bọc thép bằng thiếc bằng phương pháp điện phân. Đôi khi, những lon này được mạ crôm trong một phần giây với độ dày của lớp chrome cực mỏng.

Tài liệu tham khảo

1. Whites, Davis, Peck & Stanley. Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập.
2. Chuẩn bị y tế. (2018). Ứng dụng của điện phân. Lấy từ: emedicalprep.com
3. Wikipedia. (2018). Tế bào điện phân. Lấy từ: en.wikipedia.org
4. Giáo sư Shapley P. (2012). Các tế bào Galvanic và điện phân. Lấy từ: butane.chem.uiuc.edu
5. Trang web nghiên cứu Bodner. (s.f.). Tế bào điện phân Lấy từ: chemed.chem.purdue.edu