所述电解槽是其中能量或电流被用来进行非自发氧化还原反应的介质。它由两个电极组成:阳极和阴极。
在阳极(+)发生氧化,因为在此位置某些元素或化合物会失去电子;而在阴极(-)中则还原,因为其中某些元素或化合物会获得电子。
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在电解池中,某些预先离子化的物质的分解通过称为电解的过程发生。
电流的施加在电解池中的离子运动中产生取向。带正电的离子(阳离子)向充电阴极(-)迁移。
同时,带负电的离子(阴离子)向带电的阳极(+)迁移。电荷转移构成电流(上图)。在这种情况下,电流由存在于电解池容器中的电解质溶液传导。
法拉第电解定律指出,在每个电极上发生氧化或还原的物质的量与通过电池或电池的电量成正比。
部分
电解池由一个容器组成,在该容器中将沉积将经受电荷诱导的反应的材料。
该容器具有一对与直流电池相连的电极。通常使用的电极由惰性材料制成,也就是说,它们不参与反应。
电流表可以与电池串联,以测量流过电解液的电流强度。另外,将电压表并联放置以测量一对电极之间的电压差。
电解池如何工作?
电解熔融氯化钠
熔融氯化钠比固态氯化钠更可取,因为后者不导电。离子在您的晶体内振动,但它们不能自由移动。
阴极反应
惰性材料石墨制成的电极连接到电池端子。电极连接到电池的正极,构成阳极(+)。
同时,另一个电极连接到电池的负极,构成阴极(-)。当电流从电池流出时,观察到以下情况:
在阴极(-)中,Na +离子还原,该离子在获得电子时会转化为金属Na:
Na + + e - => Na(l)
银白色金属钠漂浮在熔融氯化钠的顶部。
阳极反应
与此相反,在阳极(+)的氯的氧化-发生离子,因为它失去了电子和被转化成氯气(CL 2),其由在外观的气体的阳极表现的处理淡绿色。在阳极发生的反应可概述如下:
2CL - =>氯2(克)+ 2e中-
由NaCl 形成金属Na和Cl 2气体不是自发过程,需要高于800ºC的温度才能发生。电流为在电解池的电极上发生的所示转变提供能量。
电子在还原过程中在阴极(-)处消耗,并在氧化过程中在阳极(+)处产生。因此,电子从阳极到阴极流过电解池的外部电路。
直流电池为电子提供能量,使电子从阳极(+)非自发地流向阴极(-)。
下细胞
Down电池是上述电解槽的改型,用于工业生产金属Na和氯气。
唐氏电解池的装置可分别收集金属钠和氯气。这种生产金属钠的方法仍然非常实用。
电解释放出液态金属钠后,将其排干,冷却并切成块。后来,由于钠会与水或大气中的氧气接触发生爆炸性反应,因此会存储在惰性介质中。
工业上氯气的产生主要是通过氯化钠的电解来进行的,而电解的过程比金属钠的生产要便宜。
应用领域
工业综合
-在工业上,电解槽用于各种有色金属的电精炼和电镀。几乎所有高纯度的铝,铜,锌和铅都在工业上在电解池中生产。
-氢是通过电解水产生的。此化学程序也用于获得重水(D 2 O)。
-通过熔融电解质的电解获得诸如Na,K和Mg的金属。而且,通过电解获得非金属,例如氟化物和氯化物。此外,通过相同的步骤合成诸如NaOH,KOH,Na 2 CO 3和KMnO 4的化合物。
金属的涂层和精炼
-用优质金属涂覆劣质金属的过程称为电镀。这样做的目的是防止下部金属腐蚀并使之更具吸引力。为此,在电镀中使用电解池。
-不纯的金属可以通过电解精制。如果是铜,则将非常薄的金属片放在阴极上,将不纯铜的大棒放在阳极上。
-单板的使用在社会上很普遍。珠宝和餐具通常是银;金被电沉积在珠宝和电触点上。为了装饰目的,许多物体都覆盖有铜。
-汽车有铬钢防护板和其他零件。汽车保险杠的镀铬仅需3秒钟的铬电沉积,即可产生0.0002mm厚的光泽表面。
-金属的快速电沉积会产生黑色和粗糙的表面。缓慢的电沉积会产生光滑的表面。“锡罐”由通过电解涂覆锡的钢制成。有时,这些罐在不到一秒的时间内镀铬,而铬层的厚度却非常薄。
参考文献
- 惠特顿,戴维斯,佩克和斯坦利。化学。(第8版)。圣智学习。
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