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전해 세포 및 전기 분해

전해 세포 - 핵심 개념

이 튜토리얼에서는 두 번째 유형의 전기 화학 세포에 대해 배울 것입니다 : 전해 세포 . 우리는 또한 전기 분해의 개념에 대해 광범위하게 배울 것입니다 , 전해 세포 및 화학 및 실제 응용에 적용되는 방법. 또한 갈바니 세포 (배터리와 같은)와 전해 세포의 차이점을 배울 것입니다.

덮개 이미지에서, 소금 (염화나트륨) 및 전기로부터 가성 소다 (수산화 나트륨), 수소 및 염소 가스를 생성하는 제조 시설이 도시되어있다. 이것은 산업 규모의 전기 분해의 예입니다. 이러한 유형의 공정 뒤에있는 화학을 탐색 해 봅시다.

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전해 세포

갈바닉 세포와 마찬가지로 전해 세포는 2 개의 개별 반 세포를 갖습니다 :감소 반 셀과 산화 반 셀. 전해 세포에서, 외부 전기 공급원 (예 :배터리)은 산화가 발생하는 양극에서 전자 흐름을 유도하는 데 사용됩니다. 전해 세포에서 발생하는 반응은 비 뇌하이기 때문에 전기 에너지의 외부 공급원이 필요합니다.

기본적으로 전해 세포는 전기 에너지를 화학 에너지로 바꿉니다. 이것은 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 갈바니 세포의 반대입니다. 이것은 전해 세포에서와 같이 전자가 갈바닉 세포와 반대 방향으로 흐릅니다.

아래 다이어그램은 샘플 전해 세포를 보여줍니다. 이 경우 양극은 양수이고 음극은 음성입니다.

양극의 반 반응은 일반적인 형태를 취합니다 :a → a + e. 캐소드에서의 반 반응은 일반적인 형태를 취합니다 :B + E → B. 따라서 전해 세포에 대한 전체 반응은 일반적으로 다음과 같습니다 : a + b → a + b

전해 대 갈바닉 세포

둘 다 산화 환원 반응을 사용하지만 전해 및 갈바니 세포는 상당히 다른 방식으로 작동합니다. 몇 가지 주요 차이점을 살펴 보겠습니다.

전기 분해 란 무엇입니까?

전기 분해는 전기 전류가 비전문 반응을 시작하는 데 사용되는 전해 세포에서 발생하는 공정에 주어진 이름입니다. 전기 분해 및 따라서 전해 세포는 종종 물질을 분리하기 위해 실제 응용 분야에서 사용됩니다. 두 가지 일반적인 예는 NaCl과 H 2 의 분해입니다. O. 우리는 아래에서 더 깊이있는 NaCl의 분해를 살펴볼 것입니다. 또한 전기 분해는 종종 전기 도금 보석류를 위해 실제 세계에서 사용되지만 모든 금속으로 확장 될 수 있습니다.

전기 분해 예 :용융 NaCl의 분해

염화나트륨이 액체로 녹이면 용융 소금을 통해 전류를 통과시켜 분해 할 수 있습니다. 이 예에서, 용융 NaCl은 고체 나트륨 및 염소 가스로 분해된다. 양성 나트륨 이온은 음성 캐소드에 끌리고 음성 염소 이온은 양극성에 끌립니다. 따라서, 캐소드에서의 반 반응은 다음과 같습니다. Na + E → Na 및 양극에서의 균형 반 반응은 다음과 같습니다. + 2E. 따라서,이 반응에 대한 순 반응은 2NaCl (L) → 2NA (S) + Cl 2 이다. (g).

이 반응을 더 분석하기 위해, 우리는 Voltaic 세포의 잠재력을 결정하는 과정과 유사하게 표준 감소 전위를 참조 할 수 있습니다. 우리는 두 개의 반 반응을 취하고 감소 반응으로 씁니다.

NA (L) + E → NA (S)… E =-2.71 V
cl 2 (g) + 2e → 2Cl… e =+1.36 V

염소 반 반응은 실제로 감소가 아니라 산화를 겪고, 우리는 잠재력을 위해 표시를 뒤집어 -1.36 V를 만듭니다. 함께 추가하면 반응에 대한 총 잠재력 -4.07 v를 얻습니다. 이는 외부 배터리 소스가 용융 NACL의 분해를 위해 -4.07 V 이상의 잠재력을 가져야 함을 의미합니다.

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Faraday의 전기 분해 법칙은 무엇입니까?

Faraday의 전기 분해 법칙에 따르면 전해 세포의 전극 중 하나에서 소비/생산되는 물질의 양은 세포를 통과하는 전기의 양에 직접 비례한다고 말합니다. 이것을 활용하려면 관계를 기억해야합니다.

1 c =1 암페어

1 E =1.6022 x 10 C

이 두 관계는 1 초의 전류가 1 초 동안 흐르고 1 개의 전자가 1.6022 x 10 쿨롱의 전하를 운반 할 때 1 쿨롱의 전하가 전달되는 것을 나타냅니다.

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전해 세포 둘 다 갈바닉 세포
- 비-자발적 반응 :전기 에너지 (외부 소스에서)를 화학 에너지로 변환합니다.
- 대부분의 경우 두 전극 모두 동일한 에 담겨 있습니다. 전해질의 용액.
- 양극은 양수이고 음극은 음수입니다. 전자는 양극에서 음극으로 흐릅니다 , 외부 전원에 의해 구동
-감소 및 산화를 갖는 2 개의 반 셀을 함유하여 순 산화 환원 반응을 형성합니다.
- 산화는 양극에서 발생하며, 음극에서 감소가 발생합니다.
- 자발적 반응 :화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다
-반 셀은 분리되어 입니다 소금 다리로 만 연결됩니다.
- 양극은 음수이고 음극은 양수입니다. 전자는 여전히 양극에서 음극으로 흐릅니다 .