Электролитические ячейки
Электролитический элемент, очень похожий на гальванический элемент, состоит из двух отдельных полуэлементов: восстановительного полуэлемента и окислительного полуэлемента. В электролитической ячейке внешний источник электричества (например, аккумулятор) используется для перемещения потока электронов от анода, где происходит окисление, к катоду, где происходит восстановление. Необходим внешний источник электрической энергии, поскольку реакция, происходящая в электролитических ячейках, не является самопроизвольной.
По сути, электролитический элемент превращает электрическую энергию в химическую энергию; это противоположно гальваническим элементам, которые превращают химическую энергию в электрическую. Это имеет смысл, так как в электролитических элементах электроны текут в противоположном направлении от гальванических элементов.
Полуреакция на аноде принимает общую форму: A– > A + e–.
Полуреакция на катоде принимает общую форму: B + + e– > B.
Таким образом, полная реакция для электролитических ячеек обычно выглядит следующим образом: A– + B + > A + B.
Электролитический против. Гальванические элементы
Хотя они оба используют окислительно-восстановительные реакции, электролитические и гальванические элементы работают совершенно по-разному.
Давайте рассмотрим несколько ключевых различий:
Электролитические ячейки
– Непроизвольная реакция: преобразует электрическую энергию (от внешнего источника) в химическую энергию
- В большинстве случаев оба электрода погружены в один и тот же раствор электролита.
– Анод положительный, а катод отрицательный: электроны перетекают от анода к катоду, приводимые в движение внешним источником питания
Оба
– Содержат две полуячейки с восстановлением и окислением, образуя общую окислительно-восстановительную реакцию.
– Окисление происходит на аноде, восстановление происходит на катоде.
Гальванические элементы
– Спонтанная реакция: преобразует химическую энергию в электрическую
– Полуэлементы разделены, соединены только солевым мостиком.
– Анод отрицательный, а катод положительный: электроны все еще текут от анода к катоду.
Что такое электролиз?
Электролиз - это название, данное процессу, который происходит в электролитической ячейке, где электрический ток используется для запуска непроизвольной реакции. Электролиз и, следовательно, электролитическая ячейка часто используются в реальных приложениях для разделения вещества — двумя распространенными примерами являются разложение NaCl и H2O. Ниже мы рассмотрим разложение NaCl более подробно. Кроме того, электролиз часто используется в реальном мире для нанесения гальванических покрытий на ювелирные изделия, хотя это может быть распространено на любой металл.
Пример электролиза: разложение расплавленного NaCl
Если хлорид натрия расплавить в жидкость, вы можете пропустить электрический ток через расплавленную соль, чтобы разложить ее. В этом примере расплавленный NaCl разлагается на твердый газообразный натрий и хлор. Положительные ионы натрия притягиваются к отрицательному катоду, а отрицательные ионы хлора притягиваются к положительному аноду.
Таким образом, полуреакция на катоде равна: Na + + e- > Na, а сбалансированная полуреакция на аноде равна: 2Cl– > Cl 2 + 2e–.
Таким образом, чистая реакция для этой реакции такова: 2NaCl (l) > 2Na (s) + Cl 2 (g).
Для дальнейшего анализа этой реакции мы можем обратиться к стандартным потенциалам восстановления, аналогично процессу, с помощью которого мы определяем потенциал гальванического элемента.
Мы берем две полуреакции и записываем их как реакции восстановления:
Na+ (l) + e– > Na (s) ... E = -2,71 В
Cl 2 (g) + 2e– > 2Cl– … E = +1,36 В
Имея в виду, что полуреакция хлора фактически подвергается окислению, а не восстановлению, мы переворачиваем знак для его потенциала, делая его -1,36 В. Сложив их вместе, мы получаем общий потенциал -4,07 В для реакции. Это означает, что для разложения расплавленного NaCl внешний источник питания должен иметь напряжение не менее -4,07 В.
Что такое закон электролиза Фарадея?
Закон электролиза Фарадея гласит, что количество вещества, которое потребляется / вырабатывается на одном из электродов электролитической ячейки, прямо пропорционально количеству электричества, проходящего через ячейку.
Чтобы использовать это, нам нужно помнить об отношениях:
1 C = 1 ампер •с
1 e– = 1,6022 x 10-19 C
Эти два соотношения указывают на то, что 1 кулон заряда переносится, когда 1 ампер тока протекает в течение 1 секунды, и что 1 электрон несет заряд 1,6022 ? 10-19 кулонов.
Ответы на домашние задания:
- Что такое издевательства в жизни
- Предприниматель, кто это?
- Таблица кубов чисел
- Примеры на вычитание чисел, 1 класс
- ДНК имеет структуры
- Реакция между натрием и водой, продукты реакции, растворение
- Будущее ядерного синтеза
- Где на карте мира расположена Багамские острова
- Бюрократический подход к управлению
- В чем разница между "do" и "make" в английском языке?
- Что такое качество жизни, понятие
- Не выбрасывайте мусор на природу
- Как извиниться на английском языке
- Философские течения
- Этапы предыстории: каменный век