전기의 전달에 직접적인 전기를 통해 현재 전해질 생산 화학반응에서 전극의 분해자가 자유롭게 결정하면 됩니다.
전기 분해를 달성하는 데 필요한 주요 구성 요소는 전해질,전극 및 외부 전원입니다. 분할(예를들면 이온 교환 막 또는 소금 교량)는 반대 전극의 주변에 확산에서 제품을 지키기 위하여 선택적입니다.
전해질은 유리 이온을 함유하고 전류를 전달하는 전도성 이온 성 화학 물질입니다(예:, 이온 전도 중합체,용액 또는 액체 이온 화합물). 대부분의 고체 염에서와 같이 이온이 이동성이 아니라면 전기 분해가 발생할 수 없습니다. 액체 전해질에 의해 생산:
- Solvation 또는 반응의 이오니아 화합물과 용제(와 같은 물)을 생산하는 모바일 이온
- 이오니아 합성 가열하여 녹
전극은 몰입에 의해 분리된 거리는 전류가 흐를 통해 그들 사이의 전해질과 연결된 전원을 완료하는 전기 회로., 직접 공급되는 현재에 의해 전원이 반응을 일으키는 이온은 전해질을 매력으로 각각의 반대로 충전 전극.
금속,흑연 및 반도체 재료의 전극이 널리 사용됩니다. 적합한 전극의 선택은 전극과 전해질 사이의 화학적 반응성 및 제조 비용에 의존한다. 역사적으로,비응 양극했다 원하는 위해 전기,흑연(라고 흑연에서 패러데이의 시간)또는 플래티넘었을 선택합니다. 그들은 양극에 대한 반응성이 가장 적은 물질 중 일부인 것으로 밝혀졌습니다., 플래티넘을 침식을 아주 천천히 다른 소재에 비해,그리고 흑연이나 생산할 수 있는 이산화탄소에서 수용액 하지만 그렇지 않으면에 참여하지 않습니다 반응이다. 음극의 만들 수 있습니다 같은 물질이 있을 수도 있습니다 만에 더 민감하므로 양극 마모가 큰 산화로 인해 양극에.
프로세스의 electrolysisEdit
주요 프로세스의 전기는 상호 교환의 원자와 이온을 제거하여 또는 전자 인해 적용되는 현재 있습니다., 원하는 제품의 전기분해 종종에서 다른 육체적인 상태에서 전해질을 제거할 수 있습에 의한 물리적 프로세스(예를 수집하여 가스상 전극이나 침전 제품은 전해질).
제품의 수량에 비례하는 전류,두 개 또는 더 많은 전해 전세포가 연결되어 있는 시리즈에서는 같은 전원 소스,제품에서 생산되는 세포에 비례하여 그와 동등한 무게. 이들은 패러데이의 전기 분해 법칙으로 알려져 있습니다.
각 전극은 반대 전하 인 이온을 끌어 당깁니다., 양전하를 띤 이온(양이온)은 전자 제공(음의)음극쪽으로 이동합니다. 음으로 하전 된 이온(음이온)은 전자 추출(양성)양극쪽으로 이동합니다. 이 과정에서 전자는 반응물로서 음극에서 효과적으로 도입되고 생성물로서 양극에서 제거된다. 화학에서 전자의 손실은 산화라고 불리는 반면 전자 이득은 환원이라고합니다.
경우 중립적 또는 원자 분자,그와 같은 표면에 있는 전극을 얻을,또는 전자를 잃는 그들은 이온 수 있습에 용해 전해질과 반응과 다른 이온입니다.,
이온이 전자를 얻거나 잃어 중성이되면 전해질과 분리되는 화합물을 형성 할 수 있습니다. Cu2+같이 긍정적인 금속 이온은 층에 있는 음극선에 예금합니다. 이에 대한 용어는 전기 도금,전기 가공 및 전기 가공입니다.
이온이 중성이되지 않고 전자를 얻거나 잃을 때,그 전자 전하는 과정에서 변화된다.
예를 들어 전기 소금물의 생산 수소 및 염소 가스는 거품에서 전해질 및 수집됩니다., 처음 전반적인 반응은 이렇게:
2NaCl+2H2O→2NaOH+H2+Cl2
반응을 양극에서 결과에서는 염소가스에서 염소이온:
2Cl−→Cl2+2e−
반응에 결과를 음극에는 수소 가스와 수산화물 이온:
2H2O+2e−→H2+2OH−
없이 파티션이 전극 OH−이온에서 생산 된 음극선가 무료로 확산에 걸쳐 전해질을 양극., 전해질로가 더 기본으로 인해 생산의 오−덜 Cl2 에서 나온 솔루션을 시작으로 반응하여 수산화물을 생산 차아염소산염에 양극
Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2O
더 많은 기회를 Cl2 가와 상호 작용하는 NaOH 솔루션에 적 Cl2 나온에서는 표면의 솔루션이 빠르게 생산의 차아염소산염 진행합니다. 이는 용액 온도,Cl2 분자가 용액과 접촉하는 시간 및 NaOH 의 농도와 같은 요인에 따라 달라집니다.,
마찬가지로,차아염소산염이 증가에 집중력,염소산염 생산에서 그들이:
3NaClO→NaClO3+2NaCl
기타 반응,발생과 같은 자체의 이온화 물고의 분해 차아염소산염 음극에서 환원의 비율은 후자는과 같은 요인에 따라 달라집 확산 및 표면 지역의 음극에서 전해질과 접촉하.,
분해 potentialEdit
분해 잠재적 또는 분해 전압을 말한 최소 전압(차이에서는 전극 잠재력)간 양극과 음극의 전해조에 필요한 전기를 발생합니다.
전기 분해가 열역학적으로 선호되는 전압은 Nernst 방정식을 사용하여 계산 된 전극 전위의 차이입니다. 과전위라고 불리는 추가 전압을인가하면 반응 속도를 증가시킬 수 있으며 종종 열역학적 값 이상으로 필요합니다., 특히 산소,수소 또는 염소와 같은 가스를 포함하는 전기 분해 반응에 필요합니다.
산화 및 환원 electrodesedit 에서
이온 또는 중성 분자의 산화는 양극에서 발생합니다. 예를 들어,그것이 가능한 산화철의 이온을 철이온을 양극에서:
Fe2+
(aq)→Fe3+
(aq)+e−
의 감소이온이 중립적 또는 분자에서 발생하는 음극선. 그것을 감소시킬 수 ferricyanide 이온을 페로시안온에서 음극
Fe(CN)3
6+e→Fe(CN)4-
6
중립적 분자 반응 할 수 있에서 하나의 전극이 있습니다., 예를 들어:p-벤조퀴논 감소될 수 있습니다 히드로퀴논에서 음극
+2e−+2+→
에 마지막 예 H+이온(수소이온)또한 일부에서는 반응에 의해 제공되산 솔루션으로,또는 용매체(물,메탄올,etc.). H+이온을 포함하는 전기 분해 반응은 산성 용액에서 상당히 일반적입니다. 수성 알칼리성 용액에서 OH−(수산화 이온)를 포함하는 반응이 일반적입니다.
때때로 용매 자체(일반적으로 물)는 전극에서 산화되거나 환원됩니다., 예를 들어 가스 확산 전극을 사용하여 가스를 포함하는 전기 분해를 갖는 것도 가능합니다.
에너지의 변화하는 동안 electrolysisEdit
금액의 전기 에너지를 추가되어야 하는 같은 변화에 깁스 무료로 에너지의 반응을 더한 손실에서는 시스템입니다. 수도 있습니다 손실(이론)은 임의의 제로에 가까운,그래서 최대의 효율성을 열역학적 엔탈피와 같이 변경으로 나누어 무료로 에너지의 변화에 반응입니다., 대부분의 경우,전기 입력은 반응의 엔탈피 변화보다 크기 때문에 일부 에너지는 열의 형태로 방출됩니다. 예를 들어,고온에서 수소와 산소로 증기를 전기 분해하는 경우에는 그 반대가 사실이며 열 에너지가 흡수됩니다. 이 열은 주변에서 흡수되며 생성 된 수소의 가열 값은 전기 입력보다 높습니다.
VariationsEdit
맥동 전류 결과 제품 다른 DC., 예를 들어,펄스의 비율을 증가시키의 오존하는 산소에서 생산된 양극에서 전해의 수용성 산성 솔루션 같은 희석 황산입니다. 펄스 전류를 갖는 에탄올의 전기 분해는 주로 산 대신에 알데히드를 진화시킨다.
관련 techniqueEdit
다음과 같은 기술 관련 전기:
- 전기화학을 포함하여 세포의 수소 연료 전지 사용의 차이는 표준 전극 잠재력을 생성하는 전기 잠재적인을 제공하는 유용한 힘입니다., 이온과 전극의 상호 작용과 관련이 있지만 전기 분해와 전기 화학 전지의 작동은 상당히 뚜렷합니다. 그러나 화학 전지는 전기 분해를 역으로 수행하는 것으로 보아서는 안됩니다.
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