| Referate | Director web | Adauga link | Contact |

Titlu referat: Aplicatiile Electrolizei

Nivel referat: liceu

Descriere referat:
Aplicatiile Electrolizei
1. Ce este electroliza?
Inainte de anul 1880, energia electrica avea o
utilizare foarte limitata in industria chimica, cu toate ca primele cercetari
de laborator in domeniul electrochimiei dateaza inca de la inceputul secolului
al    XIX-lea . Dezvoltarea larga a electrochimiei industriale a
inceput abia dupa inventarea si perfectionarea dinamului. Un rol important in
dezvoltarea electrochimiei ii revine lui M. Faraday care a formulat legile
fundamentale ale electrolizei.
Producerea diferitelor fenomene chimice sub
actiunea curentului electric la suprafata de contact electrolit-electrod
metalic constituie fenomenul de
electroliza. Acesta poate fi definit dupa Faraday ca o
descompunere  permanenta a unei substante sub actiunea curentului
electric, caz in care ionii solutiei se vor dirija spre electrodul cu
incarcarea electrica opusa celei pe care o iau ionii, unde se
depun.
Procesele de electroliza se supun legilor lui
Faraday, redate prin expresia:
     m = K * I *
t,
unde
m

masa de substanta
depusa la electrod
K

echivalentul
electrochimic al electrolitului
A

masa
atomica
N

valenta ionului care
se depune
F

constanta lui
Faraday
I

intensitatea
curentului (in amperi)
t

reprezinta timpul cat
dureaza electroliza
Fenomenul de electroliza este complicat si
depinde de o serie de factori fizici si chimici, a caror actiune a impus
clarificarea a insasi modului prin care se face disocierea unui electrolit sub
actiunea curentului electric. Fenomenul consta in migratia ionilor pozitivi
catre catod si a ionilor negativi spre anod, cat si in neutralizarea acestora.
Astfel, la electrozi, ionii capteaza, respectiv cedeaza electroni,
transformandu-se in atomi neutri sau grupe de atomi. Acestia se pot depune ca
atare pe electrod sau pot reactiona; cu moleculele dizolvantului, cu
electrodul, sau intre ei. Se formeaza astfel produsi secundari ai electrolizei.
De fapt, procesele la electrozi, avand loc cu transfer de electroni sunt
transformari redox.
2. Aplicatiile
electrolizei
Industriile electrochimice reprezinta o
ramura cu aplicatii importante pentru economia nationala. Aplicarea
electrochimiei permite sa se obtina cantitai mari de produse importante, cum
sunt: hidrogenul, oxigenul, clorul, hidroxizii alcalini, peoxizii, oxiclorurile
etc.
Prin electroliza substantelor topite se
obtin: sodiu, calciu, magneziu, aluminiu si alte metale. Datorita metodelor
eletrochimice s-a reusit sa se realizeze pe scara indsutriala obtinerea unor
metale ca: bariu, cesiu, litiu etc.
2.1 Obtinerea metalelor si
nemetalelor
Metalele din grupele I, a II-a si a III-a
principala se obtin industrial prin electroliza topiturilor. Beriliul metalic
se obtine prin electroliza unui amestec topit de BeF2
si o fluorura alcalina iar strontiul, un alt metal al
grupei a II-a se obtine similar cu calciul.
Cu toate ca prin aceste procese
electrochimice se consuma mari cantitati de energie electrica, ele sunt
utiliate pe scara larga intrucat permit obtinerea metalelor pure necesare in
tehnica. Procedeele electrochimice sunt singurele care fac posibila obtinerea
metalelor cu potential de oxidare mare.
Obtinerea aluminiului este un proces
tehnologic complex care cuprinde doua etape distincte: obtinerea aluminei din
bauxita si electroliza oxidului de aluminiu.
Nemetalul care se obtine pe calea
electrolizei este fluorul. Pentru electroliza se utilizeaza un amestec de
fluorura de potasiu si acid fluorhidric. Temperatura la care se efectueaza
electroliza se stabileste in functie de compozitia electrolitului.
Obtinerea aluminiului a fost un dar
binevenit. Pana catre sfarsitul secolului al XIX, aluminiul a fost un metal mai
rar. Doar cei foarte bogati isi permiteau sa detina obiecte din aluminiu.
Charles M. Hall, in varsta de 21 de  ani, student la Oberlin, a incercat
sa descopere metode ieftine de obtinere ale acestui metal. Greutatile pe care
le-a infruntat au fost legate de faptul ca aluminiul este foarte reactiv si era
greu sa-l obtina prin reactii chimice obisnuite. Eforturile de a produce
aluminiu prin electroliza au fost neroditoare, deoarece sarurile sale anhidre
erau greu de preparat, iar oxidul Al2O3, avea un
puncte de topire > 2000 , astfel incat, nu exista nici o metoda practica de
al topit. In 1886 Hall a descoperit ca Al2O3 dizolva un mineral numir criolit, Na3AlF6, rezultand un amestec, cu un punct de
topire relativ mic, din care aluminiul putea fi obtinut prin electroliza.
Diagrama de functionare a acestui proces este
redata mai jos. Bauxita contine Al2O3.  Bauxita este purificata, iar Al2O3 este apoi adaugat electrolitului de topitura de criolit, in care
se dizolva si apoi se disociaza. La catod, ionii de aluminiu se reduc si se
obtine metalul care formeaza un strat sub electrolitul mai putin dens. La
anodul de carbon, ionul oxid este oxidat rezultand O2.
Al3+ + 3e- --->
Al(l) (catod)
2 O2- ---> O2(g) +
4e- (anod)
4 Al3+ + 6 O2- --->
4 Al(l) + 3 O2(g)
Oxigenul produs la anod ataca electrodul de
carbon, producand CO2,
astfel electrodul trebuind schimbat frecvent.
2.2 Metoda de purificare a
metalelor
Una din aplicatiile electrolizei cu
anozi activi (care se
consuma in decursul electrolizei) este electrorafinarea. Aceasta metoda este
utilizata in procesul de obtinere a cuprului de mare puritate si pentru
recuperarea metalelor pretioase. De fapt, rafinarea electrolitica reprezinta
ultima etapa in metalurgia cuprului. Electroliza cuprului are loc
astfel:
In baia de electroliza ce contine ca
electrolit o solutie acidulata de CuSO4 se introduc o serie de placi groase de cupru impur si se leaga de
anodul sursei de curent. Intre placile anodice se intercaleaza placi subtiri de
cupru pur, legate la polul negativ al sursei de curent. In aceste conditii trec
in solutie din placile anodice numai ionii de cupru si ionii impuritatilor
metalice, care se gasesc in seria tensiunilor electrochimice inaintea cuprului.
La catod se descarca numai ionii de cupru, potentialul de descarcare al
celorlalti fiind mai ridicat, acestia raman in solutie. Celelalte impuritati cu
potentialul mai electropozitiv, aflate in placile anodice de cupru se
acumuleaza prin depunere pe fundul baii de electroliza, formand asa-numitul
namol anodic care constituie
la randul sau o sursa pentru obtinerea acestor elemente.
La anod :  Cu ---> Cu2+ + 2e- La
catod:  Cu2+ +
2e-  --->
Cu       Reactia totala: Cu2+ + Cu ---> Cu ---> Cu2+
2.3 Metoda de obtinere a unor substante
compuse
In prezent cea mai mare cantitate din
necesarul mondial de hidroxid de sodiu si de potasiu de obtine prin electroliza
solutiilor apoase concentrate de clorura de sodiu, respectiv de potasiu. Exista
doua procedee de a obtine substante compuse: unul ce se numeste procedeul cu diafragma, deoarece in
industrie spatiul catodic este separat de spatiul anodic printr-un perete poros
denumir diafragma, si unul ce se numeste procedeul cu
catod de mercur, care se foloseste pentru a avita
reactiile secundare. Pe plan mondial se observa utilizarea cu prioritate a
celulelor cu diafragma, pentru a evita poluarea mediului inconjurator cu
mercur.
Pentru a obtine NaClO3 Albchem Industries Ltd. foloseste
urmatoarea tehnologie:
Din minele de sare ce se afla la 1800 m
adancime este pompata o solutie de NaCl. Ajunsa in fabrica aceasta solutie este
curatata de impuritati si i se elimina „taria” .
Calciul si magneziul sunt eliminati pentru a preveni
depunerile la catod, rezultand in pierderi electrice. Solutia astfel pregatita
este gata pentru electroliza. Sectia de electroliza consta in 24 de vase si 72
de celule aranjate in serie. Cand sunt  conectate la tensiune, se formeaza
hidrogen gazos. Hidrogenul misca lichidul formand astfel un circuit intre vas
si celula. NaCl este transformat in NaClO3. Hidrogenul este eliminat in atmosfera.
Ecuatia reactiei este:
NaCl + 3H2O -> NaClO3 + 3H2
Lichidul concentrat continand
NaClO3 la o temperatura de
85 C este turnata intr-un vas unde are loc cristalizarea. Apoi cristalele sunt
spalate din nou si NaClO3
este depozitat fiind gata pentru livrare.
2.4 Electroplacarea
Consta in aplicarea unui start fin,
ornamental si protector al unui metal pe altul. Este o tehnica comuna utilizata
pentru a imbunatati aparenta si durabilitatea unor obiecte metalice. De exemplu
aur si platina sunt aplicate pe bijuterii fabricate din materiale ieftine.
Grosimea acestor starturi variaza intre 0.03 si 0.05 mm.
Compozitia baii de electrolit variaza, si
este des tinuta secret, dar de obicei ea depinde metal ce urmeaza a fi
depozitat, si poate afecta durabilitatea si caliatatea suprafetei. De exemplu,
argintul depus dintr-o solutie de nitrat de argint nu se lipeste prea bine de o
suprafata metalica. Daca este depus dint-o solutie ce contine ioni de
Ag(CN)2-, atunci el adera bine si capata si luciu. Alte metale ce sunt
electroplacate in asemenea bai sunt aurul si cadmiul. Nichelul, ce poate si el
fi folosit ca start protector, este placat dintr-o solutie de sulfat de nichel,
iar cromul este placat dint-o solutie de H2CrO4.
Anumiti monomeri (stiren) sunt usor de
folosit pentru a crea anioni organici. Acesti anioni pot polimeriza intr-un
proces numit polimerizare anionica. Se poate folosi un circuit electric pentru a porni...



Curs valutar
Euro4,5511
Dolarul american4,2615
Lira Sterlina5,3015
Gramul de aur170,1555
Leul moldovenesc0,2176
Materii referate

Anatomie (61)

Astronomie (61)

Biologie (546)

Chimie (530)

Contabilitate (87)

Design (4)

Diverse (878)

Drept (356)

Ecologie (59)

Economie (520)

Educatie Fizica (2)

Educatie si Invatanmant (2)

Engleza (463)

Filosofie (99)

Fizica (343)

Franceza (25)

Geografie (838)

Germana (40)

Informatica (354)

Istorie (1169)

Italiana (21)

Latina (26)

Literatura (22)

Logica (6)

Management (133)

Marketing (118)

Matematica (114)

Mecanica (13)

Medicina si Farmacie (229)

Muzica (35)

Psihologie (337)

Religie (248)

Romana (2303)

Spaniola (31)

Statistica (17)

Stiinte politice (27)

Turism (64)

Nota explicativa

Informatiile oferite de acuz.net au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica. Va recomandam utilizarea acestora doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale.