Superprof elektrolízis és elektrokémiai generátorok
2019. május 20. ∙ 7 perc olvasási idő
Elektrolízis
Egy kis történelem
1800-ban hajtották végre az első elektrolízist két londoni vegyész, William Nicholson és Sir Anthony Carlisle. Végzik a víz elektrolízisét.
Az elektrolízis két redox párral jár. Ez arra készteti őket, hogy a természetes reakcióval ellentétes irányban reagáljanak egy elektromos áram segítségével, amely meghozza a reakcióhoz szükséges energiát.
Az elektrolízis olyan eszköz, amely egy ionoldatot tartalmazó tartályból áll, amelyben két elektróda van elmerülve.
Az elektrolízis meghatározása
Az elektrolízis kémiai művelet, amelynek célja a különböző anyagok lebontása. Például, ha egy oldat anyagot tartalmaz, oldószert adunk hozzá úgy, hogy ionjai lebonthatók. Ezt a keveréket ezután egy fürdőbe merítik, amelyben egy anód és egy katód van integrálva, majd az áramot áthalad a fürdőn.
Elektródák
Az elektródák polarizálódnak, amint az áram áramlik:
- Az anód az az elektróda, amelyen keresztül áram áramlik a rendszerbe. Az elektronok tehát kijönnek. A redukálószer oxidálódik. A generátor + pólusához van csatlakoztatva.
- A katód az az elektróda, amelyen keresztül az áram távozik, vagyis azon keresztül jutnak be az elektronok. Ott történik. A generátor - pólusához van csatlakoztatva.
Egy elektrolízistartályban az áram áthalad az ionos folyadékon, amely a pozitív terminálról, a katódról a negatív terminálra, az anódra vezet.
A normál potenciálról szóló fejezetben látható elemektől eltérően az elektrolízis készüléket nem a redox párok polarizálják, hanem a termináljaihoz csatlakoztatott generátor.
Az elektrolit a vezető közeg, az az ionos oldat, amelyben az anionok és a kationok fürdenek.
Az elektrolit anionjai a + pólushoz kapcsolt elektródához (az anódhoz) vándorolnak, és időnként oxidációs reakción mennek keresztül.
Az elektrolit kationjai a - pólushoz kapcsolt elektródához (vagyis a katódhoz) vándorolnak, ahol redukciónak vethetők alá.
Végül előfordulhat a víz oxidációja vagy redukciója (lásd alább a redox vízpárokat).
Az elektronikus cserék potenciális résztvevői tehát:
- az elektrolitikus fürdő pozitív vagy negatív ionjai
- az oldószer molekulái
- az elektródákat alkotó anyagok
Redox pár víz
A H2O redukciót végezhet az elektrolizátor katódjánál.
- Savas közegben az érintett pár H +/H2O a következő egyenlet szerint: 2 H + + 2 e - → H 2
- Alapkörnyezetben az érintett pár H2O/H2 a következő egyenlet szerint: 2 H2 O + 2 e - → H2 + 2 O H -
A H2O oxidálódhat az elektrolizátor anódján:
- savas környezetben az érintett redox pár: O2/H2O a következő egyenlet szerint: H2 O → 1/2 O2 + 2 H + + 2 e -
- alapkörnyezetben az érintett pár: O2/OH- a következő egyenlet szerint: 2 O H - → 1/2 O2 + 2 H2 O + 2 e
Annak ellenére, hogy az egyes jeleknek több ionos faja van jelen az oldatban,
- a legnagyobb redoxpotenciállal rendelkező oxidálószer a katódon redukálódik.
- A legkisebb redoxpotenciállal rendelkező redukálószer az anódon oxidálódik
Ezért olyan reakciónk van, amely ellentétes a gamma-szabállyal.
Ehhez szükséges egy f.e.m. hogy ellensúlyozza a természetesen megnyilvánuló. Valójában az elektrolízis reakciói a természetes iránnyal ellentétes irányban haladnak, termékei pontosan a természetes reakció reagensei. Olyan feszültséget kell biztosítani, amely megakadályozza az utóbbi bekövetkezését.
Valójában, mivel a termékek elektrolízissel képződnek, a természetes reakció hajlamos elpusztítani őket, és ellentétes feszültséget hoz létre a szállítottal szemben. Ezért kellő feszültség biztosításával kerülni kell.
Ez a diagram egy anódot ábrázol egy elektromos áramkörben. Ez a negatív terminál.
A f.e.m. az alkalmazott generátornak nagyobbnak kell lennie, mint a f.e.m. az elemet, amelyet a két használt redox párból szerelnek fel. A generátor látja, hogy polaritása megfordult ahhoz képest, ami a két veremből létrehozott veremé lenne. Az elektrolízist egy ún. generátor értéke nagyobb vagy egyenlő a két redox pár potenciáljának különbségével.
VIGYÁZAT: gyakran előfordul, hogy ezek a szabályok hibásak, különösen azért, mert az elméleti reakciók lassú reakciók, vagy mert túlfeszültséget igényelnek a vártnál.