elektrolitik hücre - Electrolytic cell
Bir elektrolitik hücre , kendiliğinden olmayan bir redoks reaksiyonunu yürütmek için elektrik enerjisi kullanan bir elektrokimyasal hücredir . Sık olarak adlandırılan bir işlemde, kimyasal bileşiklerini ayırmak için kullanılan elektroliz -the Yunan sözcük liziz vasıtasıyla kırmak için . Elektroliz önemli örnekleri bozunmasıdır su içine hidrojen ve oksijen ve boksit içine alüminyum ve diğer kimyasalların. galvanik(örneğin bakır, gümüş, nikel veya krom) bir elektrolitik hücre kullanılarak yapılır. Elektroliz, doğrudan elektrik akımı (DC) kullanan bir tekniktir.
Bir elektrolitik hücrenin üç bileşen parçası vardır: bir elektrolit ve iki elektrot (bir katot ve bir anot ). Elektrolit , genellikle a, çözelti bir su ya da diğer çözücüler iyonlar eridiği. Sodyum klorür gibi erimiş tuzlar da elektrolitlerdir. Elektrotlara uygulanan harici bir voltaj tarafından sürüldüğünde , elektrolitteki iyonlar, yük aktarma (faradaik veya redoks olarak da adlandırılır) reaksiyonlarının meydana gelebileceği zıt yüklü bir elektrota çekilir. Yalnızca doğru polaritede ve yeterli büyüklükte bir harici elektrik potansiyeli (yani voltaj) ile bir elektrolitik hücre , çözeltideki normal olarak kararlı veya inert bir kimyasal bileşiği bozabilir. Sağlanan elektrik enerjisi, aksi takdirde kendiliğinden gerçekleşmeyecek bir kimyasal reaksiyon üretebilir.
Elektrolitik hücrelerle karşılaştırıldığında galvanik hücreler
Bir elektrolitik hücrede, hücreden harici bir voltaj yoluyla bir akım geçirilir ve aksi takdirde kendiliğinden olmayan bir kimyasal reaksiyonun ilerlemesine neden olur. Galvanik bir hücrede, kendiliğinden bir kimyasal reaksiyonun ilerlemesi, bir elektrik akımının akmasına neden olur. Bir denge elektrokimyasal hücresi, bir elektrolitik hücre ile bir galvanik hücre arasındaki durumdadır. Kendiliğinden bir reaksiyonun bir akımı harici devreden geçirme eğilimi, hiçbir akımın akmaması için karşı elektromotor kuvvet veya karşı emf olarak adlandırılan harici bir voltajla tam olarak dengelenir. Bu karşı voltaj artırılırsa hücre elektrolitik hücre, azalırsa hücre galvanik hücre olur.
Anot ve katot tanımları şarj ve deşarja bağlıdır
Michael Faraday , bir hücrenin katodunu , katyonların (gümüş iyonları Ag gibi pozitif yüklü iyonlar) bağlandığı elektrot olarak tanımladı.+
) o elektrottan elektronlar (negatif yüklü) ile reaksiyona girerek indirgenecek hücre içindeki akış .
Aynı şekilde anodu , anyonların (klorür iyonları Cl gibi negatif yüklü iyonlar) bağlı olduğu elektrot olarak tanımladı.-
) elektrot üzerine elektronların bırakılmasıyla oksitlenecek hücre içinde akış .
Bir elektrik devresi oluşturan bir galvanik hücrenin (veya pilin ) elektrotlarına bağlanan harici bir kabloya katot pozitif ve anot negatiftir. Böylece, bir galvanik hücre durumunda, pozitif elektrik akımı, katottan anoda dış devre yoluyla akar.
Eşit olmayan voltaja sahip iki volta hücresi düşünün. Her birinin pozitif ve negatif elektrotlarını sırasıyla P ve N olarak işaretleyin. Bunları P'nin P yakınında ve N'nin N yakınında olduğu bir devreye yerleştirin, böylece hücreler akımı zıt yönlerde yönlendirme eğiliminde olacaktır. Daha büyük voltaja sahip hücre boşalır, bu da onu bir galvanik hücre yapar, bu nedenle yukarıda açıklandığı gibi P katot ve N anottur. Ancak, daha küçük voltaj yüklerine sahip hücre, onu elektrolitik bir hücre yapar. Elektrolitik hücrede, negatif iyonlar P'ye doğru, pozitif iyonlar N'ye doğru sürülür. Böylece elektrolitik hücrenin P elektrotu, elektrolitik hücre şarj edilirken anot tanımını karşılar. Benzer şekilde, elektrolitik hücrenin N elektrotu, elektrolitik hücre şarj edilirken katottur.
Elektrolitik Hücrenin Kullanım Alanları
Daha önce belirtildiği gibi, su, özellikle iyonlar eklendiğinde (tuzlu su veya asidik su), elektrolize edilebilir ( elektrolize tabi tutulur). Harici bir voltaj kaynağı tarafından sürüldüğünde, H+
iyonlar, bir indirgeme reaksiyonunda hidrojen gazı üretmek için elektronlarla birleştirmek için katoda akar. Aynı şekilde, OH-
iyonlar elektronları serbest bırakmak için anoda akar ve bir H+
Bir oksidasyon reaksiyonunda oksijen gazı üretmek için iyon.
Erimiş sodyum klorürde, tuzdan bir akım geçtiğinde anot klorür iyonlarını oksitler (Cl-
) klor gazına, elektronları anoda serbest bırakır. Aynı şekilde katot da sodyum iyonlarını (Na+
), katottan elektronları kabul eder ve katotta sodyum metali olarak birikir.
Suda çözünen NaCl de elektrolize edilebilir. Anot klorür iyonlarını oksitler (Cl-
), Ve Cı 2 gazı üretilir. Bununla birlikte, katotta, sodyum iyonlarının sodyum metaline indirgenmesi yerine, su molekülleri hidroksit iyonlarına (OH) indirgenir.-
) ve hidrojen gazı (H 2 ). Elektrolizin genel sonucu, klor gazı, hidrojen ve sulu sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisinin üretilmesidir .
Ticari olarak elektrolitik hücreler, çeşitli demir dışı metallerin elektro rafinasyonunda ve elektro kazanılmasında kullanılır . Hemen hemen tüm yüksek saflıkta alüminyum , bakır , çinko ve kurşun , elektrolitik hücrelerde endüstriyel olarak üretilir.
Hücre türleri
Notlar
Referanslar
- Mortimer, Robert (2008). Fiziksel Kimya (3. baskı). Elsevier Akademik Basın. ISBN'si 978-0-12-370617-1.
daha fazla okuma
- ^ Brett, Christopher MA (1993). Elektrokimya: ilkeler, yöntemler ve uygulamalar . Ana Maria Oliveira Brett. Oxford: Oxford University Press. ISBN'si 0-19-855389-7. OCLC 26398887 .