el del este artículo está sobre el proceso químico. Para el procedimiento de retiro cosmético del pelo, ver el Electrology .
En química y la fabricación, la electrólisis es un método de separar los elementos químicamente enlazados y el compone pasando un la corriente eléctrica con él.
Descripción
La electrólisis implica el paso de una corriente eléctrica a través, generalmente una sustancia iónica que sea fundida o disuelta en una solución acuosa dando por resultado reacciones químicas en los electrodos. El electrodo positivo se llama el ánodo, y la negativa es el cátodo .
Un compuesto iónico se disuelve con un solvente apropiado, o es derretido por el calor, de modo que sus iones estén disponibles en el líquido. Una corriente eléctrica es aplicada entre un par de los electrodos inertes sumergido en el líquido. ¡gente entiende mal estas definiciones y piensa que ella debe ser el contrario. Leer por favor el artículo del electrodo antes de intentar “lo corrigen”. --> Cada electrodo atrae los iones que están de la carga opuesta . Por lo tanto, iones positively-charged (llamados movimiento de los cationes hacia el cátodo, mientras que iones negatively-charged (llamados movimiento de los aniones hacia el ánodo. La energía requerida para separar los iones, y para hacerlos recolectar en los electrodos respectivos, es proporcionada por una fuente de la corriente eléctrica. En las puntas de prueba, los electrones son absorbidos o lanzados por los iones, formando una colección del elemento o del compuesto deseado.
La oxidación de los aniones puede ocurrir en el ánodo, y la reducción de los cationes en el cátodo . Por ejemplo, es posible oxidar los cationes en el ánodo : . Es también posible reducir los aniones en el cátodo : .
Las moléculas neutrales pueden también reaccionar en cualquier electrodo. Por ejemplo:
En electrólisis, el ánodo es el electrodo positivo, significando que tiene un déficit de electrones; la especie en contacto con el ánodo se puede pelar de los electrones (es decir, ella se oxida). El cátodo es el electrodo negativo, significando que tiene un exceso de electrones. Las especies en contacto con el cátodo tienden a ganar los electrones (es decir, se reducen).
La cantidad de energía eléctrica que debe ser agregada iguala el cambio en la energía libre de Gibbs de la reacción más las pérdidas en el sistema. Las pérdidas pueden (en teoría) estén arbitrariamente cerca de cero, así que los iguales termodinámicos de la eficacia máximo que el cambio de la entalpia dividió por el cambio de energía libre de la reacción. En la mayoría de los casos, la entrada eléctrica es más grande que el cambio de la entalpia de la reacción, así que una cierta energía se lanza bajo la forma de calor. En algunos casos, por ejemplo, en la electrólisis del vapor en el hidrógeno y el oxígeno en la temperatura alta, el contrario es verdad. El calor se absorbe de los alrededores, y el valor calorífico del hidrógeno producido es más alto que la entrada eléctrica. (Vale el observar de que la eficacia teórica máxima de una pila de combustible es lo contrario de el de la electrólisis. Es, así, imposible crear una máquina del movimiento perpetuo combinando los dos procesos. Ver el regar la pila de combustible para un ejemplo de tal tentativa.)
Un flujo actual más alto (amperaje) con los medios de la célula pasará más electrones con él en un momento dado. Esto significa un índice más rápido de reducción en el cátodo y un índice más rápido de oxidación en el ánodo. Esto corresponde a un mayor número de topos del producto. La cantidad de corriente que pase depende de la conductancia de los electrodos y del electrólito, aunque también depende de cuánto corriente puede generar la fuente de energía sí mismo.
La corriente también diferencia en que puede cambiar de puesto equilibrios químicos por la acción total escarpada. Los procesos en una pila electrolítica con apenas dos o tres reactivo pueden llegar a ser muy complejos. La mayor parte del tiempo es el mejor buscar la literatura para ver qué densidad corriente trabaja mejor para un proceso deseado. Por ejemplo, los metales plateados en cierta densidad corriente pudieron formar una capa durable y brillante en el substrato, mientras que una cierta otra densidad corriente pudo formar una capa excesivamente granosa, embotada.
Una diferencia potencial más alta (voltaje) aplicada a la célula significa que el cátodo tendrá más energía para causar la reducción, y el ánodo tendrá más energía para causar la oxidación. Una diferencia potencial más alta permite a la pila electrolítica oxidar y reducir enérgio más " difficult" compuestos. Esto puede cambiar drástico qué productos formarán en un experimento dado. En un nivel práctico, la corriente y el voltaje determinan qué formará en una célula.
Las tecnologías siguientes se relacionan con la electrólisis:
Las células electroquímicas incluyendo la pila de combustible del hidrógeno, utilizan el revés de este proceso.
La electroforesis del gel es una electrólisis en donde el solvente es un gel: Se utiliza para separar sustancias, tales como filamentos de la DNA, basados en su carga eléctrica.
Electrólisis del agua
considera también: Electrólisis l agua
Un uso importante de la electrólisis del agua es producir el hidrógeno. → 2H2 del
2H2O(l) del
(g) + O2 (g)
Esto se ha sugerido como manera de cambiar de puesto a sociedad hacia usar el hidrógeno como portador de energía para accionar los motores eléctricos y los motores de combustión interna. (el considera la economía del hidrógeno. )
La electrólisis del agua puede ser observada pasando la corriente continua de una batería o la otra fuente de corriente continua A través de una taza de agua (una solución del agua salada aumenta en la práctica la intensidad de la reacción que la hace más fácil observar). Usar los electrodos del platino, el gas de hidrógeno será considerado para burbujear para arriba en el cátodo, y el oxígeno burbujeará en el ánodo . Si otros metales se utilizan como el ánodo, hay una ocasión que el oxígeno reaccionará con el ánodo en vez de la liberación como gas. Por ejemplo, usar los electrodos del hierro en un electrólito de la solución del cloruro sódico, el óxido de hierro será producido en el ánodo, que reaccionará al hidróxido del hierro de la forma. Al producir granes cantidades de hidrógeno, esto puede contaminar perceptiblemente la pila electrolítica - que es porqué el hierro no se utiliza para la electrólisis comercial.
El rendimiento energético de la electrólisis del agua varía extensamente. La eficacia es una medida de qué fracción de la energía eléctrica usada se contiene realmente dentro del hidrógeno. Algo de la energía eléctrica se convierte al calor, un subproducto inútil. Algunos informes cotizan eficacias entre el 50% y el 70% esta eficacia se basa en el valor calorífico más bajo del hidrógeno. El valor calorífico más bajo del hidrógeno es energía termal lanzada cuando se quema el hidrógeno. Esto no representa la cantidad total de energía dentro del hidrógeno, por lo tanto la eficacia es más baja que una definición más terminante. Otros informes cotizan la eficacia máxima teórica de la electrólisis. La eficacia máxima teórica está entre el 80% y el 94%. El máximo teórico considera la cantidad total de energía absorbida por el hidrógeno y el oxígeno. Estos valores se refieren solamente a la eficacia de convertir energía eléctrica en la energía química del hidrógeno. La energía perdió en la generación de la electricidad no es incluida. ¡Por ejemplo, cuando en vista de una central eléctrica que convierta el calor de reacciones nucleares en el hidrógeno vía electrólisis, la eficacia total está más bién 25%-40%.clarificación de qué se está midiendo exactamente. -->
El cerca de cuatro por ciento de gas de hidrógeno producido por todo el mundo es creado por la electrólisis, y utilizado normalmente en sitio. El hidrógeno se utiliza para la creación del amoníaco para el fertilizante vía el Haber de proceso, y convertir fuentes pesadas del petróleo a fracciones más ligeras vía la hidrofisuración . Hay una cierta especulación sobre el desarrollo futuro del hidrógeno como portador de energía.
Experimentadores
Pioneros científicos de la electrólisis incluidos:Humphry Davy
Michael Faraday
Paul Héroult
Svante Arrhenius
Adolph Wilhelm Hermann Kolbe
Guillermo Nicholson
José Louis de Gay-Lussac
Alexander von Humboldt
Más recientemente, la electrólisis del agua pesada fue realizada por Fleischmann y el puente de Varolio en su experimento famoso, alegado dando por resultado la generación de calor anómala y la demanda polémica de la fusión fría .
Leyes de Faraday de la electrólisis
El considera también: Leyes de Faraday de la electrólisis
Primera ley de la electrólisis
En el 1832, el Michael Faraday divulgó que la cantidad de elementos separados pasando una corriente eléctrica a través de una sal fundida o disuelta es proporcional a la cantidad de carga eléctrica pasajera a través del circuito. Ésta se convirtió en la base de la primera ley de electrolysis.
Segunda ley de la electrólisis
Faraday también descubrió que la masa de los elementos separados resultantes es directo proporcional a las masas atómicas de los elementos cuando un divisor integral apropiado es aplicado. Esto proporcionó prueba evidente que las partículas discretas de la materia existen como partes de los átomos de elementos.
Aplicaciones industriales
Producción del aluminio, litio, sodio, potasioLa producción del hidrógeno para los coches del hidrógeno y la electrólisis da alta temperatura de las pilas de combustible también se utiliza para esto
Las técnicas culombiométricas se pueden utilizar para determinar la cantidad de materia transformada durante electrólisis midiendo la cantidad de electricidad requerida para realizar la electrólisis
Producción de la clorina y del hidróxido de sodio
Producción del sodio y del clorato de potasio
Producción de compuestos orgánicos perfluorinated tales como ácido trifluoracético
La electrólisis tiene muchas otras aplicaciones:
La electrometalurgia es el proceso de la reducción de metales de los compuestos metálicos para obtener la forma pura de metal usar electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio en su forma fundida es separado por la electrólisis en el sodio y el oxígeno, que tienen aplicaciones químicas importantes. (El agua se produce al mismo tiempo.)
La anodización es un proceso electrolítico que hace la superficie de metales resistente a la corrosión . Por ejemplo, las naves se ahorran de la corrosión por el oxígeno en el agua por este proceso. El proceso también se utiliza para adornar superficies.
Una batería funciona por el proceso reverso a la electrólisis. El Humphry Davy encontró que el litio actúa como electrólito y proporciona energía eléctrica.
Producción del oxígeno para la nave espacial y los submarinos nucleares .
El que electrochapa se utiliza en metales que acodan para fortificarlos. El electrochapado se utiliza en muchas industrias para los propósitos funcionales o decorativos, como en cuerpos del vehículo y monedas de níquel.
Producción de hidrógeno para el combustible, usar una fuente barata de energía eléctrica.
La aguafuerte electrolítica de las superficies de metal tiene gusto de las herramientas o de los cuchillos con una marca o una insignia permanente.
Ver también
Ley de Faraday de la electrólisis
El Faraday constante
Michael Faraday
Galleta del gas
simple: Electrólisis .
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