מהו אלקטרוליזה?

זמן רב, אנשים לא יכלו לקבל הרבה חומרים טהורים בצורה החופשית.כמו למשל: מתכות

• ;אלקלי
• ;כלור
• ;מימן
• ;
• מי חמצן;
• כלור ואחרים אורגניים.

הם קיבלו גם תכולה גבוהה של זיהומים, שממנו אי אפשר היה להיפטר ממנו, או לא מסונתז בכל.אבל החיבור הוא חשוב מאוד לשימוש בתעשייה ובחיי היומיום.עם זאת, עם גילויו של תהליך כגון אלקטרוליזה, הבעיה נפתרה על ידי קנה מידה עצומה.כיום הוא משמש לא רק לסינתזה, אלא גם לתהליכים רבים אחרים.

מהו אלקטרוליזה?כפי שזה קורה, חלק מהשלבים שנוצרו, מה הוא היתרון העיקרי של שיטה זו, מנסה להבין את המהלך של המאמר.

מהו אלקטרוליזה?

כדי לענות על שאלה זו, אנו צריכים לחפש קודם כל להבין את הטרמינולוגיה וכמה מושגים פיזיים וכימיים בסיסיים.

1. DC - זרם מכוון של אלקטרונים נפלטים מכל מקור חשמל.
2. אלקטרוליט - פתרון חומר אשר מסוגל להוליך חשמל.אלקטרודות
3. - רשומות של חומרים מסוימים, קשורות לחשמל עבר בעצמו (האנודה וקתודה).תגובת חיזור
4. - תהליך שבו שינוי במשתתפי חמצון.כלומר, כמה יוני החמצן ולהגדיל את הערך של מידת החמצון, בעוד שאחרים מופחתים, הורידו אותו.

להבין את כל המונחים הללו, אפשר לענות על השאלה שהיא אלקטרוליזה.תהליך חיזור המורכב מהעברת זרם ישיר דרך תמיסת אלקטרוליט והוא הופסק על ידי השחרור של מוצרים שונים באלקטרודות.התקנה פשוטה

, שיכול להיקרא electrolyzer כוללת כמה רכיבים:

• שתי כוסות עם אלקטרוליטים;
• מקור הנוכחי;שתי אלקטרודות
• מחוברות זה לזה.

התעשייה משתמשת בעיצוב אוטומטי הרבה יותר מורכב, המאפשר לקבל מספר גדול של מוצרים - אמבטיות אלקטרוליזה.

תהליך אלקטרוליזה הוא די מסובך, בכפוף למספר החוקים תיאורטי וזורם דרך הסדר והכללים שנקבע.בצורה נכונה כדי לחזות את התוצאה, אתה צריך להבין את כל החוקים והאפשרויות חולפות ברור.יסודות

תיאורטי של

קנונים החשובים ביותר הבסיסיים שמחזיקים את אלקטרוליזה - החוקים של מייקל פאראדיי - הפיזיקאי המפורסם הידוע בעבודתו בתחום של זרם חשמלי ואת כל תהליכים הנלווים לה.סך

של שני כללים, שכל אחד מן מתאר את המהות של התהליכים באלקטרוליזה.החוק של פאראדיי הראשון החוק הראשון

, הנוסחה כתובה כמטר = קי * Δt, הוא כדלקמן.מסת

של חומר המשוחרר באלקטרודה היא ביחס ישר לחשמל, אשר עבר באלקטרוליט.

הנוסחה מראה כי מ '- היא מסתו של העניין, אני - נוכחית, Δt - הזמן שבו עבר.יש גם ערך k, שנקרא המתחם שווה הערך אלקטרוכימיים.ערך זה תלוי באופי של המתחם עצמו.מבחינה מספרית, k הוא החומר בתפזורת, אשר שוחרר בהאלקטרודה על ידי עובר דרך אלקטרוליט הוא יחידת מטען חשמלי.

השני שלטון אלקטרוליזה

החוק של פאראדיי השני, הנוסחה ש-- מ = M * אני * Δt / n * F, הוא כדלקמן.שווה ערך אלקטרוכימיים של המתחם (k) הוא ביחס ישר למסה טוחנת שלה וביחס הפוך לערכיויות של החומר.

נוסחה זו היא התוצאה של הנסיגה של כל ארצות.זה לוכד את המהות של החוק השני של אלקטרוליזה.M - מסה טוחנת של המתחם, אני - הכוח הנוכחי, החמיץ את כל התהליך, Δt - כל אלקטרוליזה, F - פאראדיי n קבועים, - אלקטרונים שמעורבים בתהליך.מספרם שווה לתשלום של היון, להשתתף בתהליך.החוק של

פאראדיי עוזר להבין מה הוא אלקטרוליזה, וכדי לחשב את התשואה האפשרית לפי משקל, התוצאה הרצויה היא לחזות ולהשפיע על מהלכו של התהליך.הם מהווים את הבסיס התיאורטי של התמורות.מושג

של האנודה וסוגי

מאוד חשובים להיות אלקטרודות אלקטרוליזה.התהליך כולו תלוי בחומר שממנו הם עשויים, הטבע הספציפי שלהם ומאפיינים.לכן, אנו רואים ביתר פירוט כל אחד מהם.

האנודה - בתוספת או האלקטרודה חיובית.כי הוא אחד שמצטרף לקוטב '+' של אספקת החשמל.בהתאם לכך, אליו מתמיסת אלקטרוליט יעבור יונים או אניוני שליליים.הם חמצן כאן מקבלים דרגה גבוהה יותר של חמצון.

לכן, אנחנו יכולים לצייר קצת תרשים שיעזרו לזכור תהליכי anodic: האנודה "פלוס" - אניוני - חמצון.לפיכך, יש שני סוגים עיקריים של האלקטרודה, בבהתאם אשר יהפכו מוצר מסוים.

1. האנודה מסיסה או אדישה.סוג כזה כולל אלקטרודה המשמשת רק להעברת אלקטרונים ותהליכי חמצון, אולם זה לא נצרך ולא מומס.אנודות כזה עשויות מגרפיט, אירידיום, פלטינה, פחמן וכן הלאה.שימוש באלקטרודות אלה, ניתן לייצר המתכות בגזים טהורים (חמצן, מימן, כלור וכן הלאה).אנודות מסיסה
2. .כאשר חמצוני תהליכים הוא מתמוסס ולהשפיע על התוצאה של אלקטרוליזה.החומרים הבסיסיים של הבנייה עבור סוג זה של האלקטרודה: ניקל, נחושת, קדמיום, עופרת, בדיל, אבץ ועוד.השימוש באנודות כזה הכרחי למתכות תהליך אלקטרוליטי, electroforming, ציפוי מגן נגד קורוזיה וכן הלאה.

המהות של כל התהליכים המתרחשים בהאלקטרודה החיובית מצטמצמת על מנת להבטיח כי הקטגוריה של אלקטרו רוב הערך הפוטנציאלי של היונים.Ivot למה אניוני חומצות מימן ויונים הידרוקסיד, ולאחר מכן את המים, אם זה פתרון.אניוני המכיל החמצן בתמיסת אלקטרוליט מימית בדרך כלל לא לפרוק בהאנודה, כמו המים עושה את זה מהר יותר, משחרר חמצן.קתודת

ומאפייניה קתודת

- היא האלקטרודה טעונה שלילי (עקב ההצטברות של אלקטרונים עליו על ידי העברת זרם חשמלי).זו הסיבה לכך שהוא נע ליונים הטעונים חיובי - קטיונים שעוברים הפחתה, כלומר מדינת חמצון נמוכה יותר.

זה גם מתאים לזוכר תכנית: "מינוס" קתודה - קטיון - התאוששות.כחומר לקתודה יכולה לשמש: הנירוסטה

• ;נחושת
• ;פחמן
• ;פליז
• ;ברזל
• ;אלומיניום
• ומשונים.

זה באלקטרודה זו משוחזרת לתרכובות מתכת נקיות, שהיא אחת מהדרכים העיקריות להשיג אותם בתעשייה.אפשר גם ההעברה של אלקטרונים מן האנודה לקתודה, ואם הראשון - מסיס, יוניה מופחתים על האלקטרודה השלילית.הנה שחזור של קטיונים לH2 גז מימן.לכן, קתודה - היא אחד החלקים החשובים ביותר בתכנית הכללית של התהליך של חומרי אלקטרוליזה.אלקטרוליזה

של מונחי

מותכים של תהליך דיווח כימיה יש המשוואה שלה.עם זאת, אתה יכול לייצג את כל התכנית על נייר ולחזות את התוצאה.הדבר החשוב ביותר שאתה צריך לשים לב ל-- נוכחות או עדר של סביבת מים והסוג של האנודה (מסיס או לא).

אם יש צורך להשיג את המוצרים הבאים: מתכות אלקליות וארץ אלקליין, בסיסים, אלומיניום, בריליום, גזים מאניוני המכיל חמצן, אז לא יכולות להיות שאלה על אלקטרוליזה של תמיסת אלקטרוליט.רק להמס בגלל קשרים אחרים הנדרשים להיכשל.זו הסיבה שהתעשייה לעתים קרובות לסנתז חומרים אלה, שימוש במלחיהם יבשים נטול מים וhydroxides.

כל המשוואה של אלקטרוליזה להמיס היא די פשוטה וסטנדרטי.לדוגמא, אם ניקח בחשבון ולהקליט אותו ליודיד אשלגן, הטופס יהיה כדלקמן:

KI = K + + אני- קתודת

(K) "-": K + 1 = האנודה R0

() '+':2I- - 2E I20

= של: KI = K + I2.

דומה אלקטרוליזה נרשמה כל מתכת ללא קשר לפוטנציאל האלקטרודה.אלקטרוליזה

של

תמיסות המימית המקרה של פתרונות אלקטרוליט, התוצאה של התהליך תהיה שונה לגמרי.אחרי הכל, מים הופכים למשתתף פעיל.זה הוא גם מסוגל dissociating ליונים והשתחרר מהאלקטרודות.לכן, במקרים כאלה פוטנציאל האלקטרודה חשוב של היונים.הערכים השליליים מתחתיה, כך סביר יותר חמצון או הפחתה מהיר יותר.אלקטרוליזה

של תמיסות מימיות כפופה למספר חוקים, שיש לזכור.תהליכי האנודה

1. : פריקת אניוני רק חומצות מימן (למעט הידרופלואורית).אם יון חמצן או יון פלואוריד, אז מים יהיו חמצון לשחרר חמצן.תהליכי
2. קתודית הם מתכות בטווח המתח אלקטרוכימיים (עד וכוללים אלומיניום) על הקתודה לא ניתן לשחזר עקב הפעילות הכימית הגבוהה.זה הופך את המים ללשחרר מימן.מתכות מאלומיניום למימן משוחזרות בו זמנית עם מים לחומרים פשוטים.אלה, כי הם אחרי המימן בסדרה אלקטרוכימיים (פעילות נמוכה), מופחתים בקלות לחומרים הפשוטים.

אם אתה מבין כללים אלה, אנו יכולים להציג כל אלקטרוליזה ולחשב תשואה.במקרה של מעגל האנודה מסיס משתנה והופך להיות הרבה יותר מסובך.

מלחי

אלקטרוליזה תהליכים אלה משמשים לייצור מתכות וגזים טהורים, כמו זה מבחינה טכנולוגית פשוט ויתרון מבחינה כלכלית.בנוסף, המוצרים מגיעים עם רמה גבוהה של טוהר, וזה חשוב.דוגמא

, אלקטרוליזה של נחושת יכולה להשיג את זה במהירות בצורה טהורה מפתרון של כל מלח.סולפט הנפוץ ביותר נחושת גופרתית או נחושת (II) - CuSO4.

כיצד להמס, ומהפתרון של מלח ניתן לחלץ מתכת טהורה, שהוא כל כך הכרחי כמעט בכל המגזרים של הנדסת חשמל והנדסת מתכת.תהליך הערך ויישום

אלקטרוליזה - תהליך חשוב מאוד.על בסיס פעולות טכניות כגון מבוססות במידת צורך: זיקוק מתכת

1. .electroextraction
2. .
3. גלוון.
4. Electrosynthesis.
5. ציפוי ואחרים נגד חלודה.