Kemi

Elektrolys


Visualisering av elektrolysen

Figur 1
elektrolys

Under elektrolys finns det en sluten krets: elektroner transporterar laddningen inom metalllinjerna, medan katjonerna och anjonerna i lösningen.


Elektrolys av vatten

Hur kan en Nedbrytning av vatten åstadkomma med elektrisk ström och vilken enhet kan användas här? Om du vill ha svaren på dessa frågor har du kommit till rätt ställe. Vi kommer att förklara dem för dig Elektrolys av vatten med tillhörande Reaktioner och dina `s Ekvationer. Du kan också ta reda på vad Hofmann sönderdelningsapparat är och hur den används.

Du vill ta reda på om Vattenelektrolys informera snabbt och enkelt i visuell form? Då är vårt relaterat Video helt klart det bästa valet.


Exempel på elektrolys av saltlösningar

Natriumproduktion genom elektrolys Metallerna natrium, litium, kalium och magnesium erhålls elektrolytiskt från deras smälta salter. Elektrolysen utförs med natriumklorid i en "Downs-cell". En Downs-cell är en cell med en tegelpanna. Inuti finns en grafitanod, omgiven av en järnkatod. De två är täckta med en klocka av järnplåt. Kalciumklorid tillsätts till kitteln för att sänka temperaturen (600 ° C) Natrium fångas på katoden och kloridjonerna på anoden. Den resulterande klorgasen släpps ut genom klockan. Aluminiumtillverkning genom elektrolys Aluminium kan erhållas från smält aluminiumoxid genom elektrolys. Ren aluminiumoxid har en mycket hög smälttemperatur (2050 ° C), vilket är anledningen till att den löses i smält kryolit (natriumaluminiumfluorid). Smältan elektrolyseras i koltankar. (Tubs fungerar som katod). Kolblocken används som anod. Syre produceras på kolblocken och reagerar med kol och bildar koldioxid och kolmonoxid. Elektronerna måste förnyas som ett resultat. Sedan har du det flytande aluminiumet i karet.

Liknande frågor

Jag ville göra en elektrolys av vatten idag, men det gick inte. Så jag skulle vilja veta vad som är bäst att använda som anod och vad man ska använda som katod. Dessutom måste jag fortfarande ta reda på om jag ska blanda ner något i vattnet och vad jag ska använda som strömkälla.

Igår ville jag tillverka väte med hjälp av elektrolys, men nu vet jag inte vad den negativa katoden eller den positiva anoden är, hur kan jag se skillnad?

Jag förstår redan vad anoden och katoden är, men hur vet jag att en av elektronerna har ett överskott och tillhör minuspolen?

Vid elektrolys med väte och en metall oxideras metallen vanligtvis vid anoden och väte reduceras vid katoden, t ex med tenn: de partiella reaktionerna är där: 2H ^ + + 2e ^ - - & gt H_2

Men om man tittar på en saltlösning så verkar metallnatriumet vara reducerat! Är det alltid så med materialets sammansättning? Vem som kommer att reduceras och vem som kommer att oxideras beror, tror jag, på hur nära standardpotentialen är den för väte, eller hur? När det gäller elektrolys kan man inte argumentera med elektronegativitet, eftersom ur deras synvinkel skulle klor, med sin betydligt större elektronegativitet, behöva reduceras. Så varför är det annorlunda med natrium än med resten av metallerna: Och om det är klor istället för H, hur bestämmer jag vad som ska gå till katoden eller anoden?

Hej, jag håller på med elektrokemi i kemi och vi arbetar med halvceller just nu.

Det är välkänt att en sida är anoden och den andra är katoden. Men hur vet jag vad som är vad?

Finns det en åsnebrygga som man till exempel tittar på vilken som ser högre ut i metallernas spänningsserie och därmed ser vilken som avger elektroner och vilken man tar emot?

Hallå Jag studerar för närvarande till ett kemiprov och vi håller just nu på med ämnet elektrokemi. Men jag förstår inte skillnaden mellan anod/katod och positiv/negativ pol. Varför är anoden den negativa polen i en galvanisk cell och anoden den positiva polen vid elektrolys? Och vad är egentligen en anod och en negativ pol, vad är skillnaderna mellan dem? Skulle vara väldigt trevligt om någon kunde hjälpa mig! Tack på förhand!

Jag ska snart skriva ett kemiarbete och i mina anteckningar förstår jag inte riktigt hur man kommer fram till detta resultat vid elektrolys. Så först bör vi ange vad som händer vid katoden/anoden under elektrolysen av en aluminiumkloridsmälta.

Katod: 2Al ^ 3 + + 2 * 3e- - & gt Al (reduktion)

Anod: 32Cl- - & gt 3Cl2 + 32e- (oxidation)

Jag vet bara inte exakt hur man får den här reaktionsekvationen direkt. Om någon kunde hjälpa mig skulle det vara väldigt trevligt. Tack på förhand

kan någon snälla förklara för mig vad som händer under äcklig svavel?

(mitt antagande: O oxideras så ger elektroner - migrerar till den positiva polanoden - S reduceras så absorberar elektroner - migrerar till katoden)

stämmer det och exakt hur ser du ut då (t.ex. med zinkjodid bildas en grå beläggning på elektroden??)

Hej, jag har en snabb fråga om elektrokemi. Jag är för närvarande upptagen med batterier eller primärceller. Jag vet inte om jag förstod kollektorerna och elektrolyterna rätt. Jag har redan forskat om att de kemiska reaktionerna sker från anoden till katoden i alkalimanganbatterier och zink-kolceller. Så zink oxideras och avger elektroner. Dessa elektroner migrerar över kollektorn (jag vet inte om det är sant) till katoden, eller hur? Jag förstår inte nu hur elektronerna transporteras tillbaka i motsatt riktning, dvs från katoden till anoden. Är elektrolyten kanske ansvarig för detta? Det skulle vara till stor hjälp om någon kort kunde förklara detta för mig i förhållande till zink-kolcellen och alkaliskt-manganbatteriet. Det måste ske ett utbyte av laddning, annars blir det, så vitt jag vet, ett överskott av laddning vid katoden (eftersom elektronerna bara transporteras till katoden). Jag hoppas att du förstår min fråga. Tack på förhand.

Hej, jag är förvirrad, jag skriver en uppsats idag och jag ser något annat i min portfolio än på Internet och jag vill bara försäkra mig om att det jag frågar är korrekt. Var är anoden och katoden i elektrolys och var är daniell element. Och vet du vad den korrekta reaktionsseparationen är för anoden och katoden? Tack på förhand, jag behöver verkligen hjälp

Hej, jag borde veta vad elektrolys är och hur anod och katod är relaterade till det. Tyvärr har jag kp och skulle vara trevligt om du kunde förklara det för mig på enkelt "skolspråk". Tack på förhand.

en elektrokemisk testuppställning?

Uppgift) Rita en elektrokemisk experimentuppställning för a) elektrolysen av en sur vattenlösning och b) för Daniell-elementet. Märk ritningen med katod, anod, + pol och - pol. Ange migrationsriktningen för katjonerna, anjonerna och elektronerna.
hej kära ni kan någon visa mig om jag har gjort skissen korrekt och hur ni kan ange migrationsriktningen här

Oxidation sker vid anoden och reduktion vid katoden. Men varför är anoden i den galvaniska cellen den negativa polen och vid elektrolys är det den negativa polen?

vet du några andra skillnader?

Galvanisk cell: anod = negativ pol = oxidation, katod = positiv pol = reduktion

Elektrolys: anod = positiv pol = oxidation, katod = negativ pol = reduktion

Elektroderna rör sig från anoden till katoden.

Vad jag inte vet: vart tar jonerna vägen? I min kemibok står det att katjonerna migrerar till katoden och anjonerna till anoden. Men det finns många olika svar på denna fråga på Internet. Vilket är just nu?


Dagens formulering

För att elektrolytiskt avsätta en mol av en envärd jon krävs mängden laddning eller laddning F:

Det är e den elementära laddningen och NA. är Avogadros konstant, som talar om hur många partiklar det finns i en mullvad. F. är Faradays konstant och den är lika med laddningen som krävs för att separera en mol av en envärd substans. Det är också lika med mängden laddning av en mol elektroner som krävs eller frigörs för avsättning.

För att elektrolytiskt avsätta någon mängd ämne av en z-valent jon, krävs laddningen:

med antalet avgifter z jonen som används, mängden ämne n och Faraday-konstanten F..

På grund av definitionen av molär massa M. kan för publiken m av ett ämne kan skrivas:

med massa m av ämnet, molmassan M. och mängden ämne av ämnet. Kommer nu att följa den andra ekvationen n omordnat och in i massaekvationen m används, följer det:

Här är mässan m massan av ämnet som avsatts genom elektrolys. Genom att ordna om denna ekvation får man laddningen Fdet är nödvändigt en viss massa m att separera ämnet genom elektrolys:

Vid konstant strömstyrka jag. är avgiften F elektrolystiden t proportionell:

Kommer detta att finnas i ekvationen om massa m av det elektrolytiska utfällda ämnet används, följer det:

Denna ekvation visar hur stor den deponerade massan är m av ämnet är beroende av den (konstanta) strömstyrkan och elektrolystiden. Är där M. och F. Konstanter. Genom att omordna denna ekvation får man för elektrolystiden t:

Denna ekvation anger hur lång elektrolystiden måste vara för att elektrolytiskt avsätta en viss massa av ett avsatt ämne vid en given konstant strömstyrka.


Med grön el och elektrolys till grön kemi

Foto: Evonik Industrie AG

Med grön el och elektrolys vill två stora tyska industriföretag ta avgörande steg mot grön kemi. Som Evonik och Siemens Energy meddelade har de nu satt i drift testanläggningen som finansierats av det federala utbildnings- och forskningsministeriet (BMBF). Anläggningen använder koldioxid och vatten för att producera kemikalier. Den nödvändiga energin tillhandahålls av el från förnybara källor. Testanläggningen ligger i Marl i norra Ruhrområdet och är en väsentlig del av forskningsprojekten Rheticus I och II. BMBF finansierar detta projekt med totalt 6,3 miljoner euro. Det finns även planer i Leuna att tillverka baskemikalier med grönt väte.

Forskarna tog naturen som modell för idén om artificiell fotosyntes, som ligger bakom testanläggningen Rheticus. Precis som växter använder solenergi för att producera socker från koldioxid (CO2) och vatten i flera steg, använder artificiell fotosyntes förnybar energi. Dessa genereras genom elektrolys med hjälp av bakterier för att generera värdefulla kemikalier från CO2 och vatten. Denna typ av artificiell fotosyntes skulle därför kunna fungera som ett energilager och hjälpa till att stänga kolets kretslopp och minska koldioxidbelastningen i atmosfären.

Mikroorganismer producerar kemikalier

Testanläggningen i Marl, Evoniks största anläggning, består också av en CO-elektrolysör utvecklad av Siemens Energy, en vattenelektrolysör och bioreaktorn med expertis från Evonik. I ett första steg omvandlar elektrolysörerna koldioxid och vatten till kolmonoxid (CO) och väte (H2) med hjälp av el. Denna syntesgas används av speciella mikroorganismer för att framställa specialkemikalier från den, initialt för forskningsändamål. Det är utgångsmaterial för till exempel specialplaster eller kosttillskott.

Under de närmaste veckorna vill partnerna ytterligare optimera syntesgasens sammansättning och samspelet mellan elektrolys och fermentering. Dessutom finns en enhet för att bearbeta vätskan från bioreaktorn för att bevara de rena kemikalierna.

Efter att framgångsrikt slutföra den nuvarande Rheticus-projektfasen (Rheticus II) kommer Evonik och Siemens Energy att ha en plattformsteknik till sitt förfogande som kan producera energi och värdefulla ämnen som specialkemikalier eller konstgjorda bränslen från CO2 – modulärt och flexibelt.

"Med Rheticus visar vi hur vi kan lägga upp produktionsprocesser inom kemi på ett klimatvänligt sätt och samtidigt tillverka nya innovativa produkter", säger den federala forskningsministern Anja Karliczek. "Detta öppnar lovande möjligheter för teknikexport."

& # 8220 Applikation för Power-to-X & # 8221

För Christian Bruch, VD för Siemens Energy, "Målet är att använda innovativ teknik för att möjliggöra nya, mer hållbara lösningar. Med vår väte- och CO-elektrolys överbryggar vi klyftan mellan grön el och hållbara materialtillämpningar. För att uppnå detta är alliansen mellan politik, vetenskap och affärspartners som Evonik ett viktigt steg.” Forskningsprojektet Rheticus är en spin-off från Kopernikus-projekten, ett av den tyska regeringens största forskningssatsningar om energiomställningen. Rheticus vill visa hur Power-to-X-idén framgångsrikt kan implementeras.

Enligt Evoniks vice ordförande Harald Schwager, "Klimatskydd kan inte uppnås utan kemikalier. Eftersom vår bransch levererar och utvecklar lösningar för energiomställningen."

22.9.2020 | Källa: Evonik | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH


Elektrolys

Elektrolys är en process där en elektrisk ström skapar en redoxreaktion. I den här artikeln ska vi titta närmare på reaktionerna som sker vid elektrolys:

Vattenpartiklarna bryts ner till syre och väte med hjälp av el. Låt oss titta på reaktionerna som äger rum vid katoden och anoden. Vid katoden reagerar vatten för att bilda väte (detta är en reduktion, eftersom oxidationstalet för väteatomen i vattenmolekylen är + I och i vätemolekylen är 0). Vid anoden reagerar vatten och bildar syre (detta är en oxidation eftersom oxidationstalet för syreatomen i vattenmolekylen är -II och i syremolekylen är 0).

För att vi nu ska kunna kombinera de två reaktionerna till en övergripande reaktion måste antalet elektroner i båda partiella ekvationerna åter överensstämma. Reaktionen vid katoden måste därför multipliceras med två:

Nu kan vi kombinera de två partiella ekvationerna till en övergripande ekvation:

Nu stryks elektronerna ut:

Elektrolys är en kemisk reaktion där elektrisk energi används för att tvinga fram en redoxreaktion. En kemisk förening bryts ner i processen. Elektrisk energi omvandlas till kemisk energi.

Elektrolys är också den process som sker när ett batteri laddas. I princip är detta inversionen av ett galvaniskt element. Strukturen för en elektrolys är mycket lik den hos ett galvaniskt element: två elektroder är nedsänkta i en lösning, elektrolyten. Sedan, till skillnad från det galvaniska elementet, appliceras likström, vilket ger oss en plus- och en minuspol. Tänk till exempel på en zinkjodidlösning med två grafitelektroder:

Den negativa elektroden drar till sig positiva partiklar, i detta fall Zn2+-jonerna. Elektroner överförs från elektroden till zink(II)jonerna, vilket skapar elementär zink. Den positiva elektroden drar till sig negativa partiklar, i detta fall I-jonerna. Dessa kan nu leverera sina elektroner till anoden, vilket skapar elementärt jod.

Nu finns här inte bara zinkjodid, utan även vatten, som kan brytas ned till väte och syre genom elektrolys. Hur kan vi nu bestämma vilken av de två elektrolyserna som ska köras? Här kan vi återigen använda den elektrokemiska serie av spänningar. Elektrolysen av ämnen med mindre potential sker alltid först.

Låt oss jämföra zinkjodid och vatten:

Standardpotentialerna för nedbrytning av zinkjodid är mindre i storlek än de för nedbrytning av vatten. Därför sker elektrolysen av zinkjodid först.

Om vi ​​vill försäkra oss om att det bara sker elektrolysen av zinkjodid kan vi även lägga på en låg spänning så att den räcker till för att bryta ner zinkjodid. Hur hög måste denna spänning vara?

Vi beräknar detta igen som med den galvaniska cellen - den mindre standardpotentialen subtraheras från den större standardpotentialen:

Börja
0,53 V - (−0,76 V) = +1,29 V
slutet

Det betyder att vi applicerar en spänning på 1,29 V, vilket är precis tillräckligt för att sönderdela zinkjodid, men inte för elektrolys av vatten (en spänning på minst 2,06 V skulle behöva läggas på här).

Nu kommer vi till ett speciellt fenomen inom elektrolys. Vi vet redan hur man beräknar den spänning som krävs för att elektrolysen ska kunna ske. Ibland händer ingenting när den beräknade spänningen appliceras. Elektrolys sker endast vid högre spänning. Spänningen som måste läggas utöver det beräknade värdet kallas överspänning eller överpotential.

Denna överspänning beror på olika faktorer:

  • Typ och ytegenskaper hos elektroden
  • Typ och koncentration av joner
  • Temperatur och strömtäthet

Om metaller produceras vid elektrolys är överspänningen lägre än vid elektrolys, som producerar gaser.


Aktuella effekter

En kopparelektrod ansluten till den positiva polen och en kolelektrod ansluten till den negativa polen är nedsänkta i en kopparsulfatlösning. Efter att strömmen har passerat genom elektrolyten under en tid avsätts brunaktig metallisk koppar på kolelektroden.

Modellpresentation:
Kopparsulfat (CuSO4) bryts ner i lösningen till en dubbelt positiv kopparjon Cu ++ och en dubbelt negativ sulfatjon SO4 -. Liknar elektrolysen av CuCl2 kopparjonerna migrerar till den negativa kolelektroden och neutraliseras där. På så sätt bildas en kopparbeläggning på kolelektroden med tiden.

  • Om några droppar svavelsyra tillsätts till kopparsulfatlösningen vidhäftar kopparbeläggningen jämnare till kolelektroden.
  • Ju längre strömmen hålls på, desto mer koppar avsätts på kolelektroden (med samma strömstyrka).
  • Ju högre strömmen är, desto mer koppar avsätts samtidigt.

På prof. Blumes kemisida visas ett elevexperiment som liknar det ovan. Istället för kopparanoden används dock en gammal 2-pfennig-bit (med kopparinnehåll) och en gammal 50-pfennig-bit som katod (ansluten till minuspolen). Om strömmen är påslagen i flera minuter, visar bilden till höger: Den ursprungligen glänsande silverpjäsen på 50 pfennig har täckts med ett lager koppar.


Liknande frågor

Igår ville jag tillverka väte med hjälp av elektrolys, men nu vet jag inte vad den negativa katoden eller den positiva anoden är, hur kan jag se skillnad?

Jag ville göra en elektrolys av vatten idag, men det gick inte. Så jag skulle vilja veta vad som är bäst att använda som anod och vad man ska använda som katod. Dessutom måste jag fortfarande ta reda på om jag ska blanda ner något i vattnet och vad jag ska använda som strömkälla.

Jag förstår redan vad anoden och katoden är, men hur vet jag att en av elektronerna har ett överskott och tillhör minuspolen?

Vid elektrolys med väte och en metall oxideras metallen vanligtvis vid anoden och väte reduceras vid katoden, t ex med tenn: de partiella reaktionerna är där: 2H ^ + + 2e ^ - - & gt H_2

Men om man tittar på en saltlösning så verkar metallnatriumet vara reducerat! Är det alltid så med materialets sammansättning? Vem som kommer att reduceras och vem som kommer att oxideras beror, tror jag, på hur nära standardpotentialen är den för väte, eller hur? När det gäller elektrolys kan man inte argumentera med elektronegativitet, eftersom ur deras synvinkel skulle klor, med sin betydligt större elektronegativitet, behöva reduceras. Så varför är det annorlunda med natrium än med resten av metallerna: Och om det är klor istället för H, hur bestämmer jag vad som ska gå till katoden eller anoden?

Hej, jag håller på med elektrokemi i kemi och vi arbetar med halvceller just nu.

Det är välkänt att en sida är anoden och den andra är katoden. Men hur vet jag vad som är vad?

Finns det en åsnebrygga som man till exempel tittar på vilken som ser högre ut i metallernas spänningsserie och därmed ser vilken som avger elektroner och vilken man tar emot?

Hallå Jag studerar för närvarande till ett kemiprov och vi håller just nu på med ämnet elektrokemi. Men jag förstår inte skillnaden mellan anod/katod och positiv/negativ pol. Varför är anoden den negativa polen i en galvanisk cell och anoden den positiva polen vid elektrolys? Och vad är egentligen en anod och en negativ pol, vad är skillnaderna mellan dem? Skulle vara väldigt trevligt om någon kunde hjälpa mig! Tack på förhand!

Jag ska snart skriva ett kemiarbete och i mina anteckningar förstår jag inte riktigt hur man kommer fram till detta resultat vid elektrolys. Så först bör vi ange vad som händer vid katoden/anoden under elektrolysen av en aluminiumkloridsmälta.

Katod: 2Al ^ 3 + + 2 * 3e- - & gt Al (reduktion)

Anod: 32Cl- - & gt 3Cl2 + 32e- (oxidation)

Jag vet bara inte exakt hur man får den här reaktionsekvationen direkt. Om någon kunde hjälpa mig skulle det vara väldigt trevligt. Tack på förhand

kan någon snälla förklara för mig vad som händer under äcklig svavel?

(mitt antagande: O oxideras så ger elektroner - migrerar till den positiva polanoden - S reduceras så absorberar elektroner - migrerar till katoden)

stämmer det och exakt hur ser du ut då (t.ex. med zinkjodid bildas en grå beläggning på elektroden??)

Hej, jag har en snabb fråga om elektrokemi. Jag är för närvarande upptagen med batterier eller primärceller. Jag vet inte om jag förstod kollektorerna och elektrolyterna rätt. Jag har redan forskat om att de kemiska reaktionerna sker från anoden till katoden i alkalimanganbatterier och zink-kolceller. Så zink oxideras och avger elektroner. Dessa elektroner migrerar över kollektorn (jag vet inte om det är sant) till katoden, eller hur? Jag förstår inte nu hur elektronerna transporteras tillbaka i motsatt riktning, dvs från katoden till anoden. Är elektrolyten kanske ansvarig för detta? Det skulle vara till stor hjälp om någon kort kunde förklara detta för mig i förhållande till zink-kolcellen och alkaliskt-manganbatteriet. Det måste ske ett utbyte av laddning, annars blir det, så vitt jag vet, ett överskott av laddning vid katoden (eftersom elektronerna bara transporteras till katoden). Jag hoppas att du förstår min fråga. Tack på förhand.

Hej, jag är förvirrad, jag skriver en uppsats idag och jag ser något annat i min portfolio än på Internet och jag vill bara försäkra mig om att det jag frågar är korrekt. Var är anoden och katoden i elektrolys och var är daniell element. Och vet du vad den korrekta reaktionsseparationen är för anoden och katoden? Tack på förhand, jag behöver verkligen hjälp

Hej, jag borde veta vad elektrolys är och hur anod och katod är relaterade till det. Tyvärr har jag kp och skulle vara trevligt om du kunde förklara det för mig på enkelt "skolspråk". Tack på förhand.

en elektrokemisk testuppställning?

Uppgift) Rita en elektrokemisk experimentuppställning för a) elektrolysen av en sur vattenlösning och b) för Daniell-elementet. Märk ritningen med katod, anod, + pol och - pol. Ange migrationsriktningen för katjonerna, anjonerna och elektronerna.
hej kära ni kan någon visa mig om jag har gjort skissen korrekt och hur ni kan ange migrationsriktningen här

Oxidation sker vid anoden och reduktion vid katoden. Men varför är anoden i den galvaniska cellen den negativa polen och vid elektrolys är det den negativa polen?

vet du några andra skillnader?

Galvanisk cell: anod = negativ pol = oxidation, katod = positiv pol = reduktion

Elektrolys: anod = positiv pol = oxidation, katod = negativ pol = reduktion

Elektroderna rör sig från anoden till katoden.

Vad jag inte vet: vart tar jonerna vägen? I min kemibok står det att katjonerna migrerar till katoden och anjonerna till anoden. Men det finns många olika svar på denna fråga på Internet. Vilket är just nu?


Video: Elektrolys (December 2021).