pitkään, ihmiset eivät saa paljon puhtaiden aineiden vapaassa muodossa.Kuten esimerkiksi:
- metallit;
- alkali;
- kloori;
- vety;
- vetyperoksidia;
- orgaanisen kloorin ja muut.
He saivat joko korkea pitoisuus epäpuhtauksia, joista oli mahdotonta päästä eroon, tai syntetisoitu lainkaan.Mutta yhteys on erittäin tärkeä käytettäväksi teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä.Kuitenkin löytö prosessi, kuten elektrolyysin, ongelma ratkaistiin valtavat mittasuhteet.Nykyään sitä käytetään paitsi synteesiin, mutta myös monia muita menetelmiä.
Mikä on elektrolyysin?Koska se tapahtuu, joitakin vaiheita muodostunut, mikä on tärkein tämän menetelmän etu, yrittää ymmärtää aikana artikkelin.
Mikä on elektrolyysin?
Voit vastata tähän kysymykseen, meidän pitäisi ensin pyrkiä ymmärtämään terminologiaa ja joitakin fysikaalisia ja kemiallisia käsitteitä.
- DC - suunnattu virtaus elektronien synnyttämä tahansa virtalähteellä.
- Elektrolyytti - aine ratkaisu, joka pystyy sähköä.
- elektrodit - kirjaa tiettyjen materiaalien, yhteenkytketty sähkön läpi itse (anodi ja katodi).
- hapetus - prosessi, jonka muutos hapetus osallistujille.Eli noin ionit hapettuvat ja lisätä arvoa hapetusaste, kun taas toiset vähenevät, alentaa se.
ymmärtää kaikki nämä ehdot, on mahdollista vastata kysymykseen, joka on elektrolyysin.Tämä hapetus menetelmä käsittää johdetaan tasavirta kautta elektrolyyttiliuos ja lopetetaan vapautuminen eri tuotteita elektrodit.
yksinkertainen asennus, jota voidaan kutsua elektrolyysilaite sisältää muutamia osia:
- kaksi lasia elektrolyytin kanssa;
- virtalähdettä;
- kaksi elektrodia on kytketty toisiinsa.
teollisuus käyttää paljon monimutkaisempi automatisoitu suunnittelu, jonka avulla on mahdollista saada suuria määriä tuotteita - elektrolyysin kylpyjä.
elektrolyysin prosessi on melko monimutkainen, sovelletaan useita teoreettisia lakeja ja virtaa järjestystä ja sääntöjä.Oikein ennustaa, sinun täytyy selvästi ymmärtää kaikkia lakeja ja kulkee vaihtoehtoja.
teoreettiset perusteet
Tärkein perustavanlaatuinen tykeillä, jotka pitävät elektrolyysin - lait Michael Faraday - kuuluisa fyysikko tunnetaan työstään alalla sähkövirran ja kaikki sen mukana prosesseissa.
yhteensä kaksi sääntöjen, joista jokainen kuvaa ydin prosessien elektrolyysin.
ensimmäinen laki
ensimmäinen Faradayn laki, kaava kirjoitetaan m = kI * At, on seuraava.
aineen massa puretaan elektrodi on suoraan verrannollinen sähköä, joka läpi elektrolyyttiin.
kaava osoittaa, että m - on massa asia, I - nykyinen, At - aikaa, jolloin se hyväksyttiin.On myös arvo k, jota kutsutaan sähkökemiallisen vastaava yhdiste.Tämä arvo riippuu yhdisteen luonteesta itsestään.Numeerisesti, k on suurin aine, joka vapautuu elektrodin läpi elektrolyytti on yksikkö sähkövarauksen.
toinen sääntö elektrolyysin
toisen Faradayn laki, jonka kaava on joka - m = M * I * At / n * F, on seuraava.Sähkökemiallinen ekvivalentti yhdistettä (k) on suoraan verrannollinen sen moolimassa ja kääntäen verrannollinen valenssi aineen.
Tämä kaava on seurausta peruuttamisesta kaikkien United.Se luomus toisen lain elektrolyysin.M - moolimassa yhdistettä, I - nykyinen vahvuus, jäi koko prosessi, At - koko elektrolyysin, F - Faradayn vakio, n - elektronit, jotka ovat mukana prosessissa.Niiden määrä on yhtä suuri kuin vastaava ionin, osallistua prosessiin.
Faradayn laki auttaa ymmärtää, mitä on elektrolyysi, ja laskea mahdollisimman saanto painon mukaan, haluttu tulos on ennustaa ja vaikuttaa prosessin kuluessa.Ne muodostavat teoreettisen perustan muutoksia.
käsite anodin ja tyypit
erittäin tärkeää saada elektrolyysin elektrodit.Koko prosessi on riippuvainen mistä aineesta ne on tehty, niiden erityisluonne ja ominaisuudet.Siksi pidämme tarkemmin kunkin niistä.
Anodi - plus tai positiivinen elektrodi.Tämä on yksi, joka yhdistää "+" napaan virtalähteen.Näin ollen, että se elektrolyyttiliuos siirtyy negatiivisia ioneja tai anioneja.Ne hapettaa tässä saada korkeampi hapettumista.
Siksi voimme tehdä vähän kaavio, joka auttaa muistamaan anodinen prosessit: anodi "plus" - anionit - hapettumista.Näin ollen, on olemassa kahta päätyyppiä elektrodin, riippuen siitä, mikä muuttuu tiettyä tuotetta.
- liukenemattomia tai inertti anodi.Tällainen tyyppi sisältää elektrodin, joka palvelee vain siirtää elektroneja ja hapettumisen, mutta se ei kuluteta eikä liuennut.Tällaiset anodit on tehty grafiitista, iridium, platina, hiili ja niin edelleen.Käyttämällä näiden elektrodien, metallit voidaan tuottaa puhtaat kaasut (happi, vety, kloori ja niin edelleen).
- liukoinen anodeja.Kun oksidatiivisen prosessien hän liukenee ja vaikuttaa lopputulokseen elektrolyysin.Perus rakennemateriaalit tämän tyyppisen elektrodin: nikkeli, kupari, kadmium, lyijy, tina, sinkki ja muut.Tällaisten anodeja tarpeen elektrolyyttisen prosessin metallit, elektrolyysiprosessien, suojaava pinnoite korroosiota vastaan ja niin edelleen.
pohjimmiltaan kaikki prosessit tapahtuvat positiivisella elektrodilla pienenee sen varmistamiseksi, että luokan kaikkein elektronegatiivisten on mahdollinen arvo ioneja.Ivot miksi anioneja vety hapot ja hydroksidi-ioneja, ja sitten vesi, jos se on liuos.Happea sisältävä anioneja vesipitoisessa elektrolyyttiliuoksessa yleensä eivät päästä anodilla, koska vesi tekee sen nopeammin, vapautuu happea.
katodi ja sen ominaisuudet
katodi - on negatiivisesti varatun elektrodin (johtuen kertymistä elektronien se johtamalla sähkövirta).Siksi se siirtyy positiivisesti varautuneita ioneja - kationeja joka tehdään alennus, eli alempi hapetustila.
On myös aiheellista muistaa järjestelmään: katodi "miinus" - kationi - talteenotto.Materiaalina katodin voi palvella:
- ruostumatonta terästä;
- kupari;
- hiili;
- messinki;
- rauta;
- alumiini ja sekalaiset.
Se on tämä elektrodi on palautettu puhdas metalliyhdisteitä, joka on yksi tärkeimmistä tapoja saada niitä teollisuudessa.On myös mahdollista elektronien siirtyminen anodi ja katodi, ja jos ensimmäinen - liukoinen, sen ionit pelkistetään on negatiivisen elektrodin.Tässä palauttaminen kationien vetykaasulle H2.Siksi, katodi - on yksi tärkeimmistä osista yleisessä järjestelmässä prosessin elektrolyysin aineita.
elektrolyysin sulaa
kannalta kemian raportointiprosessia on sen yhtälö.Sen avulla voi edustaa koko järjestelmän paperilla ja ennustaa.Tärkeintä sinun pitäisi kiinnittää huomiota - läsnäolo tai puuttuminen vesiympäristön ja tyypin anodi (liukeneva tai ei).
tarvittaessa, jolloin saadaan seuraavat tuotteet: alkali- ja maa-alkalimetallien, emäkset, alumiini, berylliumia, kaasut happea sisältävät anioneja, niin ei voi olla kysymys siitä, elektrolyysin elektrolyyttiliuoksen.Vain sulaa koska muuten tarvittavat kytkennät epäonnistua.Siksi teollisuus usein koota näitä aineita käyttäen niiden kuivasta vedettömästä suolat ja -hydroksidit.
koko yhtälö sulan elektrolyysin on melko yksinkertainen ja vakio.Jos esimerkiksi pidämme ja tallentaa sen kaliumjodidia, muoto on seuraava:
KI = K + + I-
katodi (K) "-": K + 1. = R0
anodi (A) '+':2I- - 2e = I20
tulokset: KI = K + I2.
Samoin elektrolyysin on kirjattu yhtään metallia riippumatta sen elektrodin potentiaali.
vesiliuosten elektrolyysillä
tapauksessa elektrolyytin ratkaisuja, tulos prosessi on aivan erilainen.Onhan vesi on tulossa aktiivinen osallistuja.Se pystyy myös dissosioitumaan ioneiksi ja poistetaan elektrodien.Näin ollen tällaisissa tapauksissa tärkeä elektrodin potentiaalia ioneja.Negatiiviset arvot sen alapuolella, sitä todennäköisemmin enemmän nopea hapettuminen tai vähentämistä.
elektrolyysin vesiliuosten sovelletaan useita sääntöjä, joiden syytä muistaa.
- anodi prosessit: vastuuvapaus ainoastaan anionit vety happojen (paitsi fluorive-).Jos happi-ioni tai fluoridi-ioni, sitten vesi hapettaa vapauttaa happea.
- Katodinen prosessit ovat metallien sähkökemiallisessa jännitealueen (enintään alumiinia) katodille ei voi palauttaa, koska korkea kemiallista toimintaa.Tämä tekee veden vapauttaa vetyä.Metallit alumiini ja vedyn palauttaa samanaikaisesti vedellä yksinkertaisia aineita.Ne, jotka ovat sen jälkeen vedyn sähkökemiallisessa sarjassa (alhainen aktiivisuus), on vähentää helposti yksinkertainen aineita.
Jos noudatat näitä sääntöjä, voimme kuvata mitään elektrolyysin ja laskea tuotto.Kun kyseessä on liukeneva anodi piiri vaihtelee ja tulee paljon monimutkaisempi.
Elektrolyysi suolat
Näitä menetelmiä käytetään tuottamaan puhtaat metallit ja kaasuja, koska tämä on teknisesti yksinkertainen ja taloudellisesti edullinen.Lisäksi tuotteilla on korkea puhtausaste, mikä on tärkeää.
esimerkiksi elektrolyysi kuparin nopeasti se saadaan puhtaassa muodossa liuokseen, joka sisälsi minkä tahansa suolan.Yleisimmin käytetty kuparisulfaattia tai kuparisulfaatti (II) - CuSO4.
Miten sulaa, ja liuoksesta suolan voidaan uuttaa puhdasta metallia, joka on niin tarpeen lähes kaikilla aloilla sähkötekniikka ja metallialan.
arvo ja hakumenettelystä
Elektrolyysi - erittäin tärkeä prosessi.Perusteella tällaisen tarpeen perusteella tekninen toimintansa:
- metallien jalostukseen.
- electroextraction.
- Galvanointi.
- Electrosynthesis.
- korroosiosuojaus ja muut.
