Il cella elettrolitica è un mezzo in cui l'energia o una corrente elettrica viene utilizzata per effettuare una reazione di riduzione dell'ossido non spontanea. Consiste di due elettrodi: l'anodo e il catodo.
All'anodo (+) avviene l'ossidazione, poiché in questo sito alcuni elementi o composti perdono elettroni; mentre nel catodo (-), la riduzione, poiché in esso alcuni elementi o composti guadagnano elettroni.
Nella cella elettrolitica, la decomposizione di alcune sostanze, precedentemente ionizzate, avviene attraverso un processo noto come elettrolisi..
L'applicazione della corrente elettrica produce un orientamento nel movimento degli ioni nella cella elettrolitica. Gli ioni caricati positivamente (cationi) migrano verso il catodo di carica (-).
Nel frattempo, gli ioni caricati negativamente (anioni) migrano verso l'anodo caricato (+). Questo trasferimento di carica costituisce una corrente elettrica (immagine in alto). In questo caso, la corrente elettrica è condotta da soluzioni elettrolitiche, presenti nel contenitore della cella elettrolitica..
La legge dell'elettrolisi di Faraday afferma che la quantità di sostanza che subisce l'ossidazione o la riduzione a ciascun elettrodo è direttamente proporzionale alla quantità di elettricità che passa attraverso la cellula o cellula..
Indice articolo
Una cella elettrolitica è costituita da un contenitore dove viene depositato il materiale che subirà le reazioni indotte dalla carica elettrica..
Il contenitore ha una coppia di elettrodi collegati a una batteria a corrente continua. Gli elettrodi normalmente utilizzati sono di materiale inerte, cioè non prendono parte alle reazioni.
Un amperometro può essere collegato in serie alla batteria per misurare l'intensità della corrente che scorre attraverso la soluzione elettrolitica. Allo stesso modo, un voltmetro viene posto in parallelo per misurare la differenza di tensione tra la coppia di elettrodi..
Si preferisce utilizzare cloruro di sodio fuso rispetto al cloruro di sodio solido, poiché quest'ultimo non conduce elettricità. Gli ioni vibrano all'interno dei tuoi cristalli, ma non sono liberi di muoversi.
Gli elettrodi in grafite, un materiale inerte, sono collegati ai terminali della batteria. Un elettrodo è collegato al terminale positivo della batteria, che costituisce l'anodo (+).
Nel frattempo, l'altro elettrodo è collegato al terminale negativo della batteria, costituendo il catodo (-). Quando la corrente fluisce dalla batteria, si osserva quanto segue:
Al catodo (-) c'è una riduzione dello ione Na+, che quando si guadagna un elettrone si trasformano in Na metallico:
N / A+ + e- => Na (l)
Il sodio metallico bianco-argenteo galleggia sopra il cloruro di sodio fuso.
All'anodo (+) avviene invece l'ossidazione dello ione Cl-, poiché perde elettroni e diventa gas cloro (ClDue), un processo che si manifesta con l'apparizione all'anodo di un gas verde chiaro. La reazione che si verifica all'anodo può essere delineata come segue:
2Cl- => ClDue (g) + 2 e-
La formazione di gas metallici Na e ClDue da NaCl non è un processo spontaneo, che richiede temperature superiori a 800 ° C perché si verifichi. La corrente elettrica fornisce l'energia in modo che la trasformazione indicata avvenga agli elettrodi della cella elettrolitica..
Gli elettroni vengono consumati al catodo (-) nel processo di riduzione e vengono prodotti all'anodo (+) durante l'ossidazione. Pertanto, gli elettroni fluiscono attraverso il circuito esterno della cella elettrolitica dall'anodo al catodo..
La batteria a corrente continua fornisce l'energia affinché gli elettroni fluiscano in modo non spontaneo dall'anodo (+) al catodo (-).
La cella Down è un adattamento della cella elettrolitica descritta e utilizzata per la produzione industriale di Na metallico e cloro gassoso..
La cella elettrolitica di Down dispone di dispositivi che consentono la raccolta, separatamente, di sodio metallico e cloro gassoso. Questo metodo di produzione del sodio metallico è ancora molto pratico.
Una volta rilasciato dall'elettrolisi, il sodio metallico liquido viene drenato, raffreddato e tagliato in blocchi. Successivamente, viene immagazzinato in un mezzo inerte, poiché il sodio può reagire in modo esplosivo a contatto con l'acqua o l'ossigeno atmosferico..
Il cloro gassoso viene prodotto nell'industria, principalmente, mediante l'elettrolisi del cloruro di sodio in un processo meno costoso rispetto alla produzione di sodio metallico.
-Nell'industria, le celle elettrolitiche vengono utilizzate nell'elettroreaffinazione e nella galvanica di vari metalli non ferrosi. Quasi tutto l'alluminio, il rame, lo zinco e il piombo di elevata purezza sono prodotti industrialmente in celle elettrolitiche..
-L'idrogeno è prodotto dall'elettrolisi dell'acqua. Questa procedura chimica viene utilizzata anche per ottenere acqua pesante (D.DueO).
-Metalli come Na, K e Mg sono ottenuti dall'elettrolisi di elettroliti fusi. Inoltre, i non metalli come fluoruri e cloruri sono ottenuti mediante elettrolisi. Inoltre, composti come NaOH, KOH, NaDueCO3 e KMnO4 sono sintetizzati con la stessa procedura.
-Il processo di rivestimento di un metallo inferiore con un metallo di qualità superiore è noto come galvanica. Lo scopo di ciò è prevenire la corrosione del metallo inferiore e renderlo più attraente. Le celle elettrolitiche sono utilizzate nella galvanica per questo scopo..
-I metalli impuri possono essere raffinati mediante elettrolisi. Nel caso del rame vengono posti sottilissimi fogli di metallo sul catodo e grosse bacchette di rame impuro da raffinare sull'anodo.
-L'uso di articoli impiallacciati è comune nella società. I gioielli e le stoviglie sono generalmente placcati in argento; l'oro viene elettrodeposto su gioielli e contatti elettrici. Molti oggetti sono ricoperti di rame per scopi decorativi.
-Le auto hanno parafanghi in acciaio cromato e altre parti. La cromatura di un paraurti per auto richiede solo 3 secondi di cromatura per produrre una superficie lucida spessa 0,0002 mm.
-La rapida elettrodeposizione del metallo produce superfici ruvide e nere. L'elettrodeposizione lenta produce superfici lisce. I "barattoli di latta" sono realizzati in acciaio rivestito di stagno mediante elettrolisi. A volte queste lattine sono cromate in una frazione di secondo con lo spessore dello strato di cromo estremamente sottile.
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