ЕЛЕКТРОЛИТИЧКА ЋЕЛИЈА: ДЕЛОВИ, НАЧИН РАДА И ПРИМЕНЕ - ХЕМИЈА - 2025

Елецтролитиц ћелија је средње где се користи енергија или електрична струја за обављање нису спонтана реакција на оксид-редукције. Састоји се од две електроде: аноде и катоде.

На аноди (+) долази до оксидације јер на овом месту неки елементи или једињења губе електроне; док је у катоди (-) редукција, јер у њој неки елементи или једињења добијају електроне.

Извор: РодЕз2, из Викимедиа Цоммонс

У електролитичкој ћелији, распад неких материја, претходно јонизованих, одвија се процесом познатим као електролиза.

Примена електричне струје ствара оријентацију у кретању јона у електролитичкој ћелији. Позитивно набијени иони (катиони) мигрирају према катоди за пуњење (-).

У међувремену, негативно наелектрисани јони (аниони) прелазе према набијеној аноди (+). Овај пренос набоја представља електричну струју (горња слика). У овом случају, електрична струја се врши растворима електролита присутних у посуди електролитичке ћелије.

Фарадаиев закон електролизе каже да је количина материје која пролази оксидацију или редукцију на свакој електроди директно сразмерна количини електричне енергије која пролази кроз ћелију или ћелију.

Делови

Електролитичка ћелија састоји се од посуде у коју се одлаже материјал који ће проћи реакције изазване електричним набојем.

Контејнер има пар електрода које су повезане на батерију са директном струјом. Електроде које се обично користе направљене су од инертног материјала, односно не учествују у реакцијама.

Амперметар се може повезати серијски са батеријом за мерење интензитета струје која тече кроз раствор електролита. Такође, паралелно се поставља и волтметар за мерење разлике напона између пара електрода.

Како делује електролитичка ћелија?

Електролиза растаљеног натријум хлорида

Истопљени натријум-хлорид је префериран у односу на чврсти натријум-хлорид, јер последњи не спроводи електричну енергију. Јони вибрирају у вашим кристалима, али се не могу слободно кретати.

Катодна реакција

Електроде од графита, инертног материјала, повезане су на контакте акумулатора. Електрода је повезана на позитивни терминал акумулатора, који чини аноду (+).

У међувремену, друга електрода је повезана на негативни терминал акумулатора, који чини катоду (-). Када струја тече из батерије, примећује се следеће:

У катоди (-) долази до редукције На ⁺ јона који се током добијања електрона трансформише у метални На:

На ⁺ + е ^- => На (л)

Сребрно-бели метални натријум лебди на врху растопљеног натријум-хлорида.

Анодна реакција

Напротив, у аноди (+) оксидација на Цл ^{- јона} одвија , јер губи електроне и трансформише у гасовитог хлора (Цл ₂ ), процес који се манифестује појавом у аноди на гаса бледо зелена боја. Реакција која се дешава на аноди може се навести на следећи начин:

2цл ^- => Цл ₂ (г) + 2 е ^-

Формирање металне На и Цл ₂ гас из НаЦл није спонтани процес, захтева температуре веће од 800ºЦ да се догоди. Електрична струја даје енергију тако да се назначена трансформација одвија на електродама електролитичке ћелије.

Електрони се троше на катоди (-) у процесу редукције и стварају се на аноди (+) током оксидације. Стога електрони струју кроз спољни круг електролитичке ћелије од аноде до катоде.

Батерија директне струје испоручује енергију да електрони спонтано струју из аноде (+) до катоде (-).

Довн Целл

Довн ћелија је адаптација електролитичке ћелије која је описана и која се користи за индустријску производњу металног На и хлорног гаса.

Доленова електролитичка ћелија поседује уређаје који омогућавају одвојено прикупљање металних гасова натријума и хлора. Ова метода производње металног натријума је и даље веома практична.

Једном ослобођен електролизом, течни метални натријум се одводи, хлади и сече у блокове. Касније се складишти у инертном медијуму, јер натријум може експлозивно реаговати контактом са водом или атмосферским кисеоником.

Гас хлора се производи у индустрији углавном електролизом натријум хлорида у јефтинијем процесу од производње металног натријума.

Апликације

Индустријске синтезе

-У индустрији се електролитичке ћелије користе за електрофинирање и галванизацију различитих обојених метала. Скоро сав алуминијум, бакар, цинк и оло високе чистоће производи се индустријски у електролитичким ћелијама.

-Видон се ствара електролизом воде. Овај хемијски поступак се такође користи у добијању тешке воде (Д ₂ О).

-Метали као На, К и Мг добијају се електролизом растопљених електролита. Такође, не-метали попут флуорида и хлорида добијају се електролизом. Поред тога, једињења као што су НаОХ, КОХ, На ₂ ЦО ₃ и Утрошен КМнО ₄ су синтетисани истим поступком.

Превлачење и рафинирање метала

-Поступак премазивања слабијег метала квалитетнијим металом познат је и као галванско облагање. Сврха тога је да спречи корозију доњег метала и да га учини привлачнијим. У ову сврху користе се електролитичке ћелије.

-Нечишћени метали се могу рафиновати електролизом. У случају бакра, на катоду се постављају врло танки листови метала, а на аноди се налазе велике шипке нечистог бакра.

- Употреба фурнираних предмета је уобичајена у друштву. Накит и прибор за јело обично су сребрни; злато је електроположено на накит и електричне контакте. Многи су предмети прекривени бакром у декоративне сврхе.

- Аутомобили имају хромене челичне блатобране и остале делове. Хромираном бранику аутомобила треба само 3 секунде хромног електрополагања тако да се добије сјајна површина дебљине 0,0002 мм.

- Брзо електродепозиција метала ствара црне и храпаве површине. Услед електродепозиције стварају се глатке површине. "Лименке" су направљене од челика обложеног коситром електролизом. Понекад се те лименке хромирају у делићу секунде, а дебљина хромног слоја је изузетно танка.

Референце

1. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
2. еМедицал Преп. (2018). Примене електролизе. Опоравак од: емедицалпреп.цом
3. Википедиа. (2018). Електролитичка ћелија. Опоравак од: ен.википедиа.орг
4. Проф. Схаплеи П. (2012). Галванске и електролитичке ћелије. Опоравак од: бутане.цхем.уиуц.еду
5. Боднер Ресеарцх Веб. (сф) Електролитичке ћелије. Опоравак од: цхемед.цхем.пурдуе.еду