Структура и значение электролитических ячеек, разница между электролитическими ячейками и гальваническими ячейками

Электролитические ячейки — это электрические ячейки, в которых электрическая энергия от внешнего источника преобразуется в химическую энергию, используемую в результате несамопроизвольной реакции окисления-восстановления. Анод — это положительный электрод, на котором происходит процесс окисления , Катод — отрицательный электрод, где сокращение процесс происходит, The эдс является отрицательным знаком, такими как клетка извлечения алюминия.

Структура электролитических ячеек

Это контейнер, содержащий раствор электролита (например, раствор любой соли , основания , кислоты или расплав любых солей), в котором два электрода из одного и того же материала (например, углерода или платины) или каждый из них изготовлен из разного материала (например, углерода, платина, медь, цинк или другие).

Один из электродов соединен с положительным полюсом батареи, чтобы стать положительно заряженным электродом, на котором происходят реакции окисления (анод) . Другой электрод подключается к отрицательному полюсу батареи и на котором происходят реакции восстановления на (катоде). , Электролиты, которые используются в качестве ионных проводников в этих ячейках, отличаются от электронных проводников (металлов).

Когда два электрод соединены , где приложенный потенциал на клетку немного превышает потенциал обратимой клетки, электрический ток в электролизере потоки и положительные ионы в растворе электролита между двумя электродами направлены в стороне отрицательного электрода (катод ) и нейтрализуют их заряд, принимая электроны ( восстановление ) . Отрицательные ионы из электролитического раствора направляются к положительному электроду (аноду) и нейтрализуют свой заряд, теряя электроны ( окисление ).

Электролитическая ячейка для раствора CuCl ₂

Электролиз хлорида меди (II) CuCl ₂ между двумя графитовыми электродами, раствор хлорида меди (II) ионизируется следующим образом:

CuCl ₂ → Cu ²⁺ + 2 Cl ^—

Когда проходит электричество, ионы движутся к противоположно заряженным электродам, и происходят следующие реакции и следующие реакции:

Реакция анода (положительного электрода): 2 Cl ^— → CLº ₂ + 2e ^— , Eº = — 1,36 В.

Катодная (отрицательный электрод) реакция: Cu ²⁺ + 2 e ^— → Cuº, Eº = + 0,34 В.

Суммарная реакция: Cu ²⁺ + 2 Cl ^— → Cuº + CL ₂

Медь осаждается на катоде, а хлор выделяется на аноде. Потенциал ячейки представляет собой сумму потенциалов окисления и восстановления двух полуэлементов, потенциал ячейки (ЭДС) = — 1,36 + 0,34 = — 1,02 Вольт, отрицательный знак для ячейки Потенциал означает, что общая реакция в ячейке не является спонтанной, если это был гальванический элемент, но она завершается в электролитической ячейке с использованием электрической энергии от внешнего источника.

Мы можем получить газообразный хлор путем электролиза водного раствора, содержащего ионы хлора, поскольку ионы хлора окисляются на аноде с образованием газообразного хлора . Процесс, в котором завершается разделение компонентов раствора электролита (например, выделение хлора и осаждение меди), называется электролизом. Электролиз — это химическое разложение вещества из-за эффекта прохождения электрического тока в электролите.

Катод (-) — это электрод, который подключен к отрицательному полюсу батареи, он соединяет электроны извне цепи с раствором, он проводит электрический ток из раствора за пределы цепи, процесс восстановления происходит на катоде. , «Набирая электроны», он получает электроны от внешней цепи (батареи) и притягивает положительные ионы (катионы).

Cu ²⁺ + 2 e ^— → Cu

Анод (+) — это электрод, который подключен к положительному полюсу батареи. Он соединяет электроны раствора с внешней цепью. Он соединяет электрический ток из внешней цепи с раствором. Процесс окисления происходит на аноде. , «Теряя электроны», он теряет электроны во внешнюю цепь (батарею) и притягивает отрицательные ионы (анионы).

2 Cl ^— → CLº ₂ + 2e ^—

Когда электрический ток проходит через электролит.

• Положительный ион (катион) движется к отрицательному электроду (катоду).
• Отрицательный ион (анион) движется к положительному электроду (аноду).

Электролиз раствора NaCl: 2NaCl + 2 H ₂ O → 2 NaOH + H ₂ + Cl _2.

Электролиз расплава NaCl: 2NaCl → 2 Na + Cl ₂

Окислительно-восстановительные реакции, происходящие внутри электролитической ячейки, считаются несамопроизвольной реакцией, поскольку ее невозможно осуществить без использования электрического тока.

Разница между электролитической ячейкой и гальванической ячейкой

Электролитическая ячейка преобразует электрическую энергию в химическую энергию. Анод — это положительный электрод в ячейке, где происходит процесс окисления . Катод — это отрицательный электрод в ячейке, в которой происходит процесс восстановления. реакции восстановления не являются спонтанными (требуется внешний источник электричества), требуется внешний источник электричества, не требуется солевой мостик, два электрода могут быть одинаковыми или разными.

Гальванический элемент преобразует химическую энергию в электрическую энергию, анод отрицательный электрод в клетке , где окисление процесс занимает, катод положительного электрода в клетке , где сокращение процесс происходит при этом, окислительно-восстановительные реакции являются самопроизвольными (не требуется внешний источник электричества), Нет внешнего источника, Требуется солевой мостик, Два электрода должны быть разными, и между ними существует разность потенциалов.