Elektrolyse: Definition og anvendelser (forklaret med diagram)
Elektrolyse: Definition og anvendelser (forklaret med diagram)!
Mens du sender elektricitet gennem elektrolytter, har du måske bemærket nogle ændringer i dem. Du har måske også bemærket bobler af gas ved elektroderne såvel som ændringer i metalelektroderne.
Alle disse indikerer, at når en elektrisk strøm passerer gennem en elektrolyt, sker en kemisk ændring. Denne kemiske forandring kaldes elektrolyse. Elektrolyt og elektroder anvendt i elektrolyse danner en elektrolytisk celle.
Når elektricitet passerer gennem en elektrolyt, bevæger elektrolytens positive ioner mod katoden (negativ elektrode), hvor de får elektroner til at blive et neutralt stof. De negative ioner bevæger sig mod anoden (positiv elektrode) og giver op elektroner for at blive neutrale.
Hvis det neutrale stof er en gas i sin naturlige tilstand, udvikles den ved en elektrode. Hvis det er et metal, er det deponeret ved katoden. Ved dannelsen af neutrale stoffer nedbrydes elektrolytten. Så vi kan sige, at nedbrydning af en elektrolyt, når elektricitet passerer gennem den kaldes elektrolyse.
Tag lidt vand i en plast- eller glasbeholder. Tilsæt en knivspids salt eller et par dråber af en syre, såsom eddike til vandet. Dette vil få løsningen til at føre strøm. Bryd åbne to celler og brug deres carbonstænger som elektroder.
Da carbon ikke reagerer let, undergår elektroderne ikke ændring under elektrolyse. Placer elektroderne i opløsningen og tilslut dem til et batteri på 6 volt. Snart vil du se bobler af gas ved elektroderne. Gassen udviklet ved katoden er hydrogen, og den ved anoden er oxygen. Bemærk at der er flere bobler ved katoden.
Den kemiske forandring, der finder sted i denne aktivitet kaldes elektrolysen af vand, hvor vand bliver nedbrydes til hydrogen og oxygen. For det første opdeles vand i hydrogen (H + ) og hydroxid (OH - ) ioner. Disse taber ladning for at danne hydrogen og oxygen ved elektroderne.
Den overordnede reaktion kan repræsenteres ved
Det er klart, at volumenet af hydrogen frigjort er dobbelt så meget som ilt. Derfor ser du flere bobler ved katoden. Du kan bruge elektrolyse til at lave en elektrisk pen. Opløs noget kaliumjodid (KI) i en stivelsesopløsning.
Sug et stykke stivt papir i denne opløsning og læg det på den ledede ende af en ledning. Tilslut denne ledning til batteriets negative klemme. Brug en ledning tilsluttet batteriets positive terminal for at skrive på papiret.
I opløsning består kaliumiodid af kalium- og iodidioner.
KI → K + + I -
Når elektricitet passerer gennem opløsningen, mister iodidionerne deres ladning for at danne iod.
2l - - 2e - → I 2 (ved anoden)
Den frigjorte jod producerer et blå-sortfarvet stof med stivelse, som virker som "blæk" på den elektriske pen.
galvanisering:
Elektroplettering er en vigtig anvendelse af elektrolyse. Den elektriske proces til belægning af en billig leder med et metal kaldes elektroplettering. Elektroplettering er lavet til beskyttelse eller dekoration.
For eksempel er bumpers af biler forkromet for at beskytte dem mod korrosion. Af samme grund er vandhaner belagt med nikkel eller krom. Jernbelagt med tin for at forhindre rustning bruges til at lave "dåse dåser". En "sølv" ske er et eksempel på galvanisering til dekoration.
Til galvanisering af en stålske med sølv tages en opløsning af et sølvsalt som elektrolytten. Skeden og en sølvstang dyppes ind i elektrolytten og forbindes til henholdsvis den negative og den positive terminal på et batteri. De positivt ladede sølvioner flytter til den negative elektrode (skeen) og danner et depositum af sølv på den.
Du kan elektroplate en fem-rupee mønt eller en carbon stang med kobber ved at bruge kobbersulfat som elektrolyt. Fix et metalklip på en fem-rupee-mønt og tilslut den til en negativ terminal på et batteri. Tilslut batteriets positive klemme til en tykk kobbertråd. Placer mønt og kobbertråd i kobbersulfatopløsningen. Snart bliver mønten belagt med kobber.
En kobbersulfatopløsning består af kobber og sulfationer.
CuSO4 → Cu2 + + S04 2-
Når elektricitet passerer gennem opløsningen, bevæger de positivt ladede kobberioner til katoden (mønten er forbundet til batteriets negative klemme). Der får kobberionerne elektroner og bliver deponeret som kobbermetal.
Cu 2+ + 2e - → Cu
Sulfationerne forbliver i opløsning. Ved kobberanoden går kobber i opløsning ved at opgive to elektroner. Således forbliver opløsningen af opløsningen uændret.
Cu → Cu 2+ + 2e -
Anvendelser af elektrolyse:
1. Elektrolyse anvendes til udvinding af metaller fra deres malme. For eksempel, når en strøm passerer gennem smeltet natriumchlorid, deponeres natrium ved katoden, og klorgas udvikles ved anoden. Aluminium og kalium ekstraheres også ved elektrolyse.
2. Det anvendes til raffinering af visse metaller som kobber og zink.
3. Elektrolyse anvendes til fremstilling af chlor. I ubåde anvendes oxygen fremstillet ved elektrolyse af vand til vejrtrækning.
4. Elektrolyse bruges til galvanisering af mange ting, vi bruger hver dag.
