Komórki elektrolityczne

Komórki elektrolityczne są urządzeniem elektrochemicznym do zwiększenia reakcji tlenku nieopontanicznych przez energię elektryczną

Co to są komórki elektrolityczne?

komórki elektrolityczne Są to urządzenia używane do zwiększania reakcji chemicznych o braku spontanicznej redukcji poprzez stosowanie energii elektrycznej. Innymi słowy, są to komórki, w których przeprowadzany jest proces elektrolizy, a zatem jego nazwa.

Jest to szczególny rodzaj komórek elektrochemicznych. Oznacza to, że są to urządzenia, w których gatunki, które utlenia się, i ten, który jest zmniejszony, nie mają bezpośredniego kontaktu, ale znajdują się w różnych przedziałach lub reagują w fizycznie osobne elektrody.

Z tego powodu wymiana elektronów między gatunkami utleniania i redukcji nie występuje bezpośrednio, ale przez przewód zewnętrzny.

W przypadku, gdy reakcja redoks zachodzi spontanicznie, to znaczy bez pomocy zewnętrznego źródła energii, mówimy o komórkach galwanicznych.

Przykładem jest bateria samochodowa. Z drugiej strony, jeśli reakcja wymaga zewnętrznego źródła energii, jest to komórka elektrolityczna.

Działanie ogniw elektrolitycznych

Każda komórka elektrolityczna jest tworzona przez niektóre podstawowe elementy:

• Dwie elektrody zwane anodą i katodą.
• Rozwiązanie substancji, którą zamierzamy poddać elektrolizie lub, w przypadku tego, że ta sama substancja w stanie ciekłym (na przykład stopioną sól).
• Przewodniki elektryczne.
• Źródło energii elektrycznej.

Proces przeprowadzany jest dla reakcji, które w normalnych warunkach nie są spontaniczne. Oznacza to, że są to reakcje rdzeniowe, których potencjał komórkowy, biorąc pod uwagę stężenia gatunku oraz warunki temperatury i ciśnienia, jest ujemny.

Oznacza to, że elektrony nie mają tendencji do przechodzenia od gatunków, które chcemy utleniać, do których chcemy zmniejszyć, ale raczej w przeciwnym kierunku. Zastosuj zewnętrzne napięcie przeciwnego znaku, możemy zainwestować znak potencjału komórkowego, zmuszając do wystąpienia reakcji.

Może ci służyć: rozpuszczalne materiały

Jak każda reakcja redoks, elektroliza występuje w postaci dwóch pół -reakcji, które występują osobno w dwóch elektrodach. Nazywane są katodą i anodą.

Katoda

Katoda jest elektrodą podłączoną do bieguna ujemnego źródła energii i tam występuje pół -reakcja redukcji. Jest to również elektroda, na którą jony dodatnie są kierowane podczas elektrolizy. W rzeczywistości pochodzi nazwa kationów.

Podczas reprezentowania procesu elektrolizy w postaci schematu komórek, półtora redukcji, która występuje w katodzie, jest zawsze umieszczana po prawej stronie.

Anoda

Anoda to elektroda przeciwna katodowi. Oznacza to, że jest to elektroda podłączona do dodatniej mocy źródła energii i w której występuje półtree utlenianie. Jest to również miejsce, do którego jony z obciążeniem ujemnym (aniony) są kierowane i zawsze są reprezentowane po lewej stronie schematu komórkowego.

Przepływ elektronów w komórce elektrolitycznej

Gdy elektrody są podłączone do przeciwnych biegunów źródła energii, które ma wystarczający potencjał, obwód zamyka się i wytwarza prąd elektryczny. Ten prąd zaczyna się w anodzie, gdzie gatunki redukujące utlenia się i traci elektrony.

Te elektrony przepływają przez przewodnik elektryczny, napędzany różnicą potencjałową, aż do dotarcia do katody. Raz na powierzchni katody elektrony przechodzą do gatunków utleniacza, zmniejszając je i kończąc reakcję redoks.

Aby przepływ energii elektrycznej mógł kontynuować, jony w roztworze lub stopiona sól przemieszczają się z jednej elektrody do drugiej. Katory płyną do katody i anionów w kierunku anody.

Może ci służyć: reakcje chemiczne życia codziennego

Chociaż wydają się być dwoma prądami w przeciwnych kierunkach, w rzeczywistości oba prądy idą w tym samym kierunku. Wynika to z faktu, że nośnicy, które poruszają się w przeciwnych kierunkach, mają również przeciwne obciążenia.

Rodzaje ogniw elektrolitycznych

Komórki elektrolitowe roztworu wodnego

Są to najczęstsze komórki. Po prostu składają się z dwóch elektrod niektórych obojętnych metalu zanurzonego w wodnym roztworze soli, który chcemy poddać elektrolizę.

Służą jedynie do zmniejszenia gatunków, które mają bardziej pozytywny potencjał redukcji niż wodór, pod warunkiem, że pH jest neutralne.

Z drugiej strony służą one tylko utlenianiu gatunków, które mają potencjał utleniania większy niż w wodzie oprócz nadrepronowania tlenu.

Komórki elektrolityczne stopionych soli

W przypadkach, w których gatunek, który chcemy. Wymaga to specjalnej komórki, takiej jak komórka Downs.

Zastosowania komórek elektrolitycznych

Komórki elektrolityczne mają ogromne znaczenie w branży. Niektóre z najważniejszych aplikacji to:

Magazynowanie energii

Elektroliza pozwala przekształcić energię potencjalną elektryczną w potencjalną energię chemiczną. Zmniejszone i utlenione gatunki podczas procesu elektrolizy stają się nowym gatunkiem zdolnym do spontanicznego reakcji, uwalniając energię ponownie odwróconą.

Produkcja podstawowych halogenów

Halogeny mają ogromne znaczenie przemysłowe. Jednak nie są one w naturze podstawowe, ponieważ są bardzo reaktywnymi substancjami utleniającymi. Z tego powodu wiele halogenów może wystąpić tylko poprzez elektrolizę.

Może ci służyć: faza rozproszenia

Produkcja czystej metalu

To samo, co można powiedzieć o halogenach, można również powiedzieć o najbardziej reaktywnych metalach okresowych. Elementy takie jak metale alkaliczne i miedziane można uzyskać jedynie przez elektrolizę stopionych soli i roztworów wodnych.

Przykłady komórek elektrolitycznych w życiu codziennym

Elektroliza fluorku sodu

Stopent elektroliza fluorku sodu sodu jest stosowana przemysłowo do produkcji elementarnej sodu i fluoru. Fluor można następnie zastosować do uzyskania innych mniej reaktywnych halogenów.

Elektroliza azotanu miedzi

W produkcji miedzi przemysłowej jest to uzyskiwane poprzez elektrolizę wodnych roztworów jej soli. Ponadto miedź jest również oczyszczana przez elektrolizę, utleniając i rozpuszczając ją z elektrody i osadzanie jej w drugiej.

Elektroliza wody

Elektroliza wodnego roztworu kwasu siarkowego rozkłada tlen i wodoru i jest jednym z najłatwiejszych sposobów uzyskania tego ostatniego elementu w czystej postaci.

Bibliografia

1. Corinth - General Chemistry (S. F.). Komórki elektrolityczne. Zaczerpnięte z Koryntu.PUCP.Edu.pe.
2. Edepred (s. F.). Komórka elektrolityczna. Zaczerpnięte z Ecored.Cu.
3. Luis Manuel (2014). Rodzaje komórek elektrochemicznych. Zaczerpnięte z Prezi.com.
4. Stop p., Siema. (2021). Co to jest komórka elektrolityczna? Zaczerpnięte z Yubrain.com.