Tabla de Contenidos
Bir elektrolitik hücre, kendiliğinden olmayan bir oksidasyon indirgeme veya redoks reaksiyonunu yürütmek için elektrik enerjisinin tüketildiği bir elektrokimyasal cihazdır . Kendiliğinden bir redoks reaksiyonundan elektrik enerjisi üreten galvanik veya voltaik hücrenin tam tersidir .
Elektrolitik hücrelerde meydana gelen kendiliğinden olmayan reaksiyonların çoğu, bir kimyasal bileşiğin onu oluşturan elementlere veya daha basit kimyasal maddelere parçalanmasını içerir. Elektrikle çalışan bu lizis veya parçalanma süreçleri sınıfına elektroliz denir ve elektrolitik hücrelerin adını aldığı yer burasıdır.
Elektrolitik hücreler, elektrik enerjisinin kimyasal potansiyel enerjiye dönüştürülmesini sağlar. Ayrıca, bugün bildiğimiz şekliyle toplumun var olamayacağı birçok metalurjik sürecin temelini oluştururlar.
Elektrolitik hücrelere karşı elektrokimyasal hücreler
Elektrolitik hücrelerle ilgili bir kavram, elektrokimyasal hücrelerdir. İkincisi kavramı etrafında küçük bir bölünme var. Bazı yazarlar, reaksiyonun kendiliğinden olup olmadığına bakılmaksızın, iki elektrot arasındaki bir elektrik akımı ile bir oksidasyon-redüksiyon reaksiyonunun ilişkili olduğu tüm hücrelerin bir elektrokimyasal hücreyi temsil ettiğini düşünmektedir. Bu açıdan bakıldığında, elektrolitik hücreler özel bir elektrokimyasal hücre tipi olmuştur.
Öte yandan, başka bir yazar grubu, elektrokimyasal hücreleri, kendiliğinden bir oksidasyon indirgeme reaksiyonunun bir elektrik akımı ürettiği hücreler olarak tanımlar. Bu durumda, elektrolitik hücreler, elektrokimyasal hücrelerin tam tersi olacaktır.
Bu ikilemden bağımsız olarak, bir elektrolitik hücreyi karakterize eden şeyin, kendiliğinden olmayan bir redoks reaksiyonu içermesi ve bu nedenle meydana gelmesi için harici bir kaynaktan bir enerji girişi gerektirmesi olduğu açıktır.
Hücreler, yarım hücreler ve yarım reaksiyonlar
Adından da anlaşılacağı gibi, her oksidasyon-indirgeme reaksiyonu, oksidasyon ve indirgeme olmak üzere iki ayrı fakat birbiriyle ilişkili süreci içerir. Yükseltgenme elektronların kaybı iken indirgeme onların kazanmasıdır. Net bir kimyasal reaksiyonda, üzerinde yaşanacak bir atom olmadan yetim elektronlar olamayacağından, oksidasyon ve indirgeme birbirleri olmadan gerçekleşemez. Ancak her iki işlemin de aynı sitede gerçekleşmesi zorunlu değildir.
Bu son gerçek, elektrokimyasal hücrelerin ve ayrıca (veya uzantısı olarak) elektrolitik hücrelerin varlık sebebini temsil eder. Bir elektrolitik hücre, bir redoks reaksiyonunun oksidasyon ve indirgeme süreçlerinin fiziksel olarak ayrıldığı, ancak oksidasyonun meydana geldiği yerden bir iletken yoluyla indirgemenin meydana geldiği yere elektron akışına izin veren deneysel bir cihazdan başka bir şey değildir. Bu yarı reaksiyonların meydana geldiği ayrı bölmelere yarı hücreler denir ve her bir yarı reaksiyonun meydana geldiği özel konum veya yüzeye elektrot denir .
Her elektrokimyasal veya elektrolitik hücre, elektrotların özellikleri, bunların her birinde meydana gelen özel yarı reaksiyon ve her yarım hücrede bulunan çözeltilerin bileşimi ve konsantrasyonu ile tanımlanır. Ayrıca, oksidasyon-redüksiyon reaksiyonunun kendiliğindenliği sözde hücre potansiyeli (E hücresi olarak temsil edilir ) tarafından belirlenir.
Pozitif bir hücre potansiyeli, spontane bir reaksiyon anlamına gelirken, negatifse reaksiyon spontan olmayacaktır. Bu nedenle, bir elektrolitik hücreyi yine negatif hücre potansiyeline sahip olan ve çalışması için elektrik enerjisi gerektiren bir hücre olarak tanımlayabiliriz.
Elektrolitik hücrelerin çalışması
Aşağıdaki şekilde tipik bir jenerik elektrolitik hücrenin bileşenleri gösterilmektedir.
Görülebileceği gibi, hücre , bir elektrolit çözeltisine daldırılmış (elektriği iletmesini sağlayan, elektrik devresini kapatan) ve aynı zamanda elektrik iletkenleri vasıtasıyla bağlanan iki elektrottan ( anot ve katot ) oluşur. bir doğru akım kaynağından (elektrik duvarına bağlı gri kutu) geçerek.
Bu jenerik elektrolitik hücrede meydana gelen yarı reaksiyonlar, görüntünün sağ tarafında gösterilmektedir. Görülebileceği gibi, hücre potansiyeli (genel reaksiyonunki) negatiftir, dolayısıyla elektronlar (ki bunlar da negatiftir) anottan katoda doğru akma eğiliminde değildir.
Bununla birlikte, güç kaynağı açıldığında, hücre potansiyeline karşı koyan ve aşan bir potansiyel farkı üretir, bu da elektronların iletken boyunca hareket etmesini sağlayarak oksidasyon-redüksiyon reaksiyonunun oluşmasına neden olur.
Tanım olarak, bir elektrolitik hücrede anot, oksidasyonun meydana geldiği elektrottur ve genellikle solda gösterilir. Bunun yerine katot, indirgemenin meydana geldiği yerdir ve sağda resmedilmiştir, bu nedenle elektronlar her zaman anottan katoda doğru akar.
Bunu (İspanyolca’da) hatırlamanın kolay bir yolu, “ünlüler ünlülerle ve ünsüzler ünsüzlerle gider” şeklindedir:
Ánode , Oksidasyon ve sol bir sesli harfle başlar, yani hepsi birlikte gider; oysa, Cathode , Reduction ve Right hepsi bir ünsüzle başlar, yani birlikte giderler.
Elektrolitik Hücre Kullanımları
Elektrolitik hücrelerin modern yaşam tarzımız için gerekli olduğunu söyleyebilirsiniz. Bunun nedeni, ilk olarak, tamamen elektrolitik işlemlere bağlı olan birçok temel endüstri ve ikinci olarak, elektrik enerjisini kimyasal potansiyel enerji biçiminde depolama yeteneğimizin temelini oluşturmalarıdır. Elektrolitik hücrelerin en önemli uygulamalarından bazıları şunlardır:
Metallerin üretimi ve saflaştırılması
Alüminyum ve bakır gibi insanlar için en önemli metallerden bazıları , elektrolitik hücreler aracılığıyla endüstriyel olarak üretilir. Ayrıca alkali metaller (lityum, sodyum ve potasyum) gibi aktif metalleri ve magnezyum gibi bazı çok önemli toprak alkali metalleri elde etmenin birkaç yolundan birini temsil ederler.
halojen üretimi
Flor ve klor gibi halojenler kimya endüstrisinde büyük önem taşımaktadır. Her gün hayat kurtaran ilaçlar için sayısız sentetik proseste kullanıldığı gibi, PVC ve Teflon gibi birçok petrol türevinin üretimi için de temel reaktiflerdir. Bu halojenlerin ana kaynağı, iyonlarını içeren tuzların elektrolizidir.
Enerji depolama
Yukarıda bahsedildiği gibi, elektrolitik hücreler elektrik enerjisini kimyasal enerji şeklinde depolayabilirler. Bunun en somut örneği tüm şarjlı pillerin şarj işlemidir. Elektrolitik hücreler olmasaydı, her gün kullandığımız mobil cihazların büyük çoğunluğuna güç sağlayan lityum piller şarj edilemezdi. Suyun elektrolizi, Blue Origin’in Blue Shephard , Jeff Bezos’un havacılık şirketi gibi bir rokette temiz yakıt olarak veya bazılarının yakıt hücrelerinde elektrik enerjisi kaynağı olarak kullanılabilen gaz halindeki hidrojen üretiminin temelidir. elektrikli araba modelleri.
elektrolitik hücre örnekleri
suyun elektrolizi
Suyun elektrolizi, 0.1 M sülfürik asit çözeltisinden bir akım geçirilerek gerçekleştirilir.İlgili yarı reaksiyonlar ve genel reaksiyon:
Erimiş sodyum klorürün elektrolizi
Erimiş sodyum klorürde iyonlar, elektriği ileten yük taşıyıcıları olarak işlev görür. Endüstriyel düzeyde sodyum bu şekilde üretilir.
Referanslar
- Halojenler (nd). Temmuz 2021’de https://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/halogenos/fluor adresinde incelendi
- Elektrokimyasal hücreler (sf). Temmuz 2021’de https://courses.lumenlearning.com/boundless-chemistry/chapter/electrochemical-cells/ adresinde incelendi
- Elektrokimyasal Hücreler . (2020, 14 Ağustos). Temmuz 2021’de https://chem.libretexts.org/@go/page/41636 adresinde revize edildi
- http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/INTRODUCCIONALAELECTROQUIMICA_22641.pdf
- Elektrokimyasal Hücre Sözleşmeleri . (2021, 10 Nisan). Temmuz 2021’de https://chem.libretexts.org/@go/page/291 adresinde revize edildi
