전해조 에너지 또는 전류가 비 자연 산화 - 환원 반응을 수행하는 데 사용되는 매체이다. 양극과 음극의 두 전극으로 구성됩니다.
양극 (+)에서 산화가 발생합니다.이 부위에서 일부 원소 또는 화합물이 전자를 잃기 때문입니다. 음극 (-)에서는 일부 원소 또는 화합물이 전자를 얻기 때문에 감소합니다.
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전해조에서 이전에 이온화 된 일부 물질의 분해는 전해로 알려진 과정을 통해 발생합니다.
전류를인가하면 전해조에서 이온의 이동 방향이 생성됩니다. 양으로 하전 된 이온 (양이온)은 충전 음극 (-)으로 이동합니다.
한편, 음으로 하전 된 이온 (음이온)은 하전 된 양극 (+)으로 이동합니다. 이 전하 전달은 전류를 구성합니다 (상단 이미지). 이 경우 전류는 전해조의 용기에 존재하는 전해질 용액에 의해 전도됩니다.
패러데이의 전기 분해 법칙에 따르면 각 전극에서 산화 또는 환원을 겪는 물질의 양은 세포 또는 세포를 통과하는 전기의 양에 정비례합니다.
부속
전해 전지는 전하에 의해 유도되는 반응을 겪을 물질이 증착되는 용기로 구성됩니다.
컨테이너에는 직류 배터리에 연결된 한 쌍의 전극이 있습니다. 일반적으로 사용되는 전극은 불활성 물질로 만들어져 반응에 참여하지 않습니다.
전류계를 배터리와 직렬로 연결하여 전해액을 통해 흐르는 전류의 강도를 측정 할 수 있습니다. 또한 한 쌍의 전극 사이의 전압 차이를 측정하기 위해 전압계를 병렬로 배치합니다.
전해 전지는 어떻게 작동합니까?
용융 염화나트륨의 전기 분해
용융 염화나트륨은 고체 염화나트륨보다 선호되며, 후자는 전기를 전도하지 않기 때문입니다. 이온은 결정 내에서 진동하지만 자유롭게 움직일 수는 없습니다.
음극 반응
불활성 물질 인 흑연으로 만들어진 전극이 배터리 단자에 연결됩니다. 양극 (+)을 구성하는 전극은 배터리의 양극 단자에 연결됩니다.
한편, 다른 전극은 음극 (-)을 구성하는 배터리의 음극 단자에 연결됩니다. 배터리에서 전류가 흐르면 다음 사항이 관찰됩니다.
음극 (-)에는 Na + 이온이 감소 하여 전자를 얻을 때 금속 Na로 변환됩니다.
Na + + e - => Na (l)
은백색 금속 나트륨이 용융 염화나트륨 위에 떠 있습니다.
양극 반응
양극 (+)이 CL의 산화 반대로, - 이온 발생 은 전자를 잃고 염소 가스 (CL로 변환되기 때문에, 2 )의 가스의 애노드 모양으로 발현되는 프로세스 옅은 녹색. 양극에서 발생하는 반응은 다음과 같이 요약 할 수 있습니다.
2Cl - => CL 2 (g) + 2 전자 -
NaCl에서 금속성 Na 및 Cl 2 가스의 형성은 자발적인 과정이 아니므로 발생하는 데 800º C 이상의 온도가 필요합니다. 전류는 표시된 변환이 전해조의 전극에서 일어나도록 에너지를 공급합니다.
전자는 환원 과정에서 음극 (-)에서 소비되고 산화 과정에서 양극 (+)에서 생성됩니다. 따라서 전자는 양극에서 음극으로 전해 전지의 외부 회로를 통해 흐릅니다.
직류 배터리는 전자가 양극 (+)에서 음극 (-)으로 자연스럽게 흐르도록 에너지를 공급합니다.
다운 셀
다운 셀은 금속성 Na 및 염소 가스의 산업 생산에 사용되는 전해 셀을 개조 한 것입니다.
다운의 전해 전지에는 금속 나트륨과 염소 가스를 별도로 수집 할 수있는 장치가 있습니다. 금속 나트륨을 생산하는이 방법은 여전히 매우 실용적입니다.
전해에 의해 방출되면 액체 금속 나트륨은 배수되고 냉각되어 블록으로 절단됩니다. 나중에 나트륨은 물 또는 대기 중 산소와 접촉하여 폭발적으로 반응 할 수 있기 때문에 불활성 매체에 저장됩니다.
염소 가스는 주로 금속 나트륨을 생산하는 것보다 저렴한 공정으로 염화나트륨을 전기 분해하여 산업에서 생산됩니다.
응용
산업 합성
-산업에서 전해조는 다양한 비철금속의 전기 정제 및 전기 도금에 사용됩니다. 거의 모든 고순도 알루미늄, 구리, 아연 및 납은 전해 전지에서 산업적으로 생산됩니다.
-수소는 물의 전기 분해에 의해 생성됩니다. 이 화학적 절차는 중수 (D 2 O) 를 얻는 데에도 사용됩니다 .
-Na, K 및 Mg와 같은 금속은 용융 전해질의 전기 분해에 의해 얻어집니다. 또한 불화물 및 염화물과 같은 비금속은 전기 분해에 의해 얻어진다. 또한 NaOH, KOH, Na 2 CO 3 및 KMnO 4 와 같은 화합물은 동일한 절차로 합성됩니다.
금속 코팅 및 정제
-열등한 금속을 고품질 금속으로 코팅하는 과정을 전기 도금이라고합니다. 이것의 목적은 하부 금속의 부식을 방지하고 더 매력적으로 만드는 것입니다. 이러한 목적으로 전기 도금에 전해 전지가 사용됩니다.
-불순한 금속은 전기 분해로 정제 할 수 있습니다. 구리의 경우 매우 얇은 금속판이 음극에 배치되고 불순한 구리의 큰 막대가 양극에 정련됩니다.
-베니어 아이템의 사용은 사회에서 일반적입니다. 보석과 식기는 일반적으로 은색입니다. 금은 보석 및 전기 접점에 전착됩니다. 많은 물체는 장식용으로 구리로 덮여 있습니다.
-자동차에는 크롬 스틸 펜더 및 기타 부품이 있습니다. 자동차 범퍼의 크롬 도금은 단 3 초의 크롬 전착으로 0.0002mm 두께의 반짝이는 표면을 생성합니다.
-금속의 빠른 전착은 검은 색과 거친 표면을 만듭니다. 느린 전착은 매끄러운 표면을 생성합니다. "주석 캔"은 전기 분해에 의해 주석으로 코팅 된 강철로 만들어집니다. 때때로 이러한 캔은 크롬 층의 두께가 극도로 얇고 순식간에 크롬 도금됩니다.
참고 문헌
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. 화학. (8 판). CENGAGE 학습.
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