SEL ELEKTROLITIK: BAHAGIAN, CARA IA BERFUNGSI DAN APLIKASI - KIMIA - 2026

The sel elektrolisis adalah satu medium di mana tenaga atau arus elektrik digunakan untuk menjalankan bukan spontan reaksi oksida-pengurangan. Ia terdiri daripada dua elektrod: anod dan katod.

Pada anod (+) pengoksidaan berlaku, kerana di laman web ini beberapa unsur atau sebatian kehilangan elektron; sementara di katod (-), pengurangan, kerana di dalamnya beberapa unsur atau sebatian memperoleh elektron.

Sumber: Oleh RodEz2, dari Wikimedia Commons

Dalam sel elektrolit, penguraian beberapa bahan, yang sebelumnya diionisasi, berlaku melalui proses yang dikenali sebagai elektrolisis.

Penerapan arus elektrik menghasilkan orientasi dalam pergerakan ion dalam sel elektrolit. Ion bermuatan positif (kation) berpindah ke katod pengecasan (-).

Sementara itu, ion bermuatan negatif (anion) berpindah ke arah anod yang dikenakan (+). Pemindahan cas ini merupakan arus elektrik (gambar atas). Dalam kes ini, arus elektrik dijalankan oleh larutan elektrolit, yang terdapat di dalam bekas sel elektrolit.

Hukum elektrolisis Faraday menyatakan bahawa jumlah zat yang mengalami pengoksidaan atau pengurangan pada setiap elektrod berkadar terus dengan jumlah elektrik yang melewati sel atau sel.

Bahagian

Sel elektrolit terdiri daripada bekas di mana bahan yang akan mengalami reaksi yang disebabkan oleh cas elektrik disimpan.

Bekas mempunyai sepasang elektrod yang disambungkan ke bateri arus terus. Elektrod yang biasanya digunakan terbuat dari bahan lengai, iaitu, mereka tidak mengambil bahagian dalam tindak balas.

Ammeter dapat dihubungkan secara bersiri dengan bateri untuk mengukur intensiti arus yang mengalir melalui larutan elektrolit. Juga, voltmeter diletakkan selari untuk mengukur perbezaan voltan antara pasangan elektrod.

Bagaimana sel elektrolit berfungsi?

Elektrolisis natrium klorida cair

Natrium klorida cair lebih disukai daripada natrium klorida padat, kerana yang terakhir tidak mengalirkan elektrik. Ion bergetar di dalam kristal anda, tetapi mereka tidak bebas bergerak.

Tindak balas katod

Elektrod yang diperbuat daripada grafit, bahan lengai, disambungkan ke terminal bateri. Elektrod disambungkan ke terminal positif bateri, yang membentuk anod (+).

Sementara itu, elektrod lain disambungkan ke terminal negatif bateri, yang membentuk katod (-). Apabila arus mengalir dari bateri, perkara berikut diperhatikan:

Di katod (-) terdapat pengurangan ion Na ⁺ , yang apabila memperoleh elektron diubah menjadi Na logam:

Na ⁺ + e ^- => Na (l)

Natrium logam putih keperakan terapung di atas natrium klorida cair.

Reaksi anod

Sebaliknya, di anoda (+) pengoksidaan ion Cl ^- berlaku , kerana ia kehilangan elektron dan diubah menjadi gas klorin (Cl ₂ ), suatu proses yang dimanifestasikan oleh munculnya anoda gas warna hijau pucat. Tindak balas yang berlaku di anod dapat dijelaskan sebagai berikut:

2Cl ^- => Cl ₂ (g) + 2 e ^-

Pembentukan gas logam Na dan Cl ₂ dari NaCl bukanlah proses yang spontan, memerlukan suhu yang lebih tinggi daripada 800º C untuk itu terjadi. Arus elektrik membekalkan tenaga untuk transformasi yang ditunjukkan berlaku di elektrod sel elektrolitik.

Elektron dimakan di katod (-) dalam proses pengurangan dan dihasilkan di anod (+) semasa pengoksidaan. Oleh itu, elektron mengalir melalui litar luaran sel elektrolit dari anod ke katod.

Bateri arus terus membekalkan tenaga untuk elektron mengalir secara tidak spontan dari anod (+) ke katod (-).

Sel Bawah

Sel Down adalah penyesuaian dari sel elektrolitik yang dijelaskan dan digunakan untuk pengeluaran industri gas logam Na dan klorin.

Sel elektrolitik Down mempunyai peranti yang membolehkan pengumpulan gas natrium dan klorin secara berasingan. Kaedah menghasilkan natrium logam ini masih sangat praktikal.

Setelah dilepaskan oleh elektrolisis, natrium logam cair dikeringkan, disejukkan, dan dipotong menjadi blok. Kemudian, ia disimpan dalam medium lengai, kerana natrium dapat bertindak balas secara meletup melalui sentuhan dengan air atau oksigen atmosfera.

Gas klorin dihasilkan dalam industri terutamanya dengan elektrolisis natrium klorida dalam proses yang lebih murah daripada pengeluaran natrium logam.

Permohonan

Sintesis industri

-Dalam industri, sel elektrolit digunakan dalam penyempurnaan dan penyaduran elektropelbagai logam bukan ferus. Hampir semua aluminium, tembaga, zink, dan plumbum dengan kemurnian tinggi dihasilkan secara industri dalam sel elektrolit.

-Hidrogen dihasilkan dengan elektrolisis air. Prosedur kimia ini juga digunakan dalam mendapatkan air berat (D ₂ O).

-Metal seperti Na, K dan Mg diperoleh dengan elektrolisis elektrolit lebur. Juga, bukan logam seperti fluorida dan klorida diperolehi dengan elektrolisis. Selanjutnya, sebatian seperti NaOH, KOH, Na ₂ CO ₃ dan KMnO ₄ disintesis dengan prosedur yang sama.

Salutan dan penapisan logam

-Proses pelapisan logam rendah dengan logam berkualiti lebih tinggi dikenali sebagai penyaduran. Tujuannya adalah untuk mengelakkan kakisan logam bawah dan menjadikannya lebih menarik. Sel elektrolitik digunakan dalam penyaduran elektrik untuk tujuan ini.

- Logam lemah dapat disempurnakan dengan elektrolisis. Bagi tembaga, kepingan logam yang sangat nipis diletakkan di katod dan batang besar tembaga yang tidak bersih untuk diperhalusi pada anod.

-Penggunaan barang veneer adalah perkara biasa di masyarakat. Barang kemas dan pinggan mangkuk biasanya berwarna perak; emas disetel secara elektrod pada perhiasan dan kenalan elektrik. Banyak objek ditutup dengan tembaga untuk tujuan hiasan.

-Kereta mempunyai fender keluli krom dan bahagian lain. Penyaduran krom bumper kereta hanya memerlukan 3 saat penyaduran krom untuk menghasilkan permukaan berkilat setebal 0,0002 mm.

-Pelembapan elektrod logam yang cepat menghasilkan permukaan hitam dan kasar. Elektrodeposisi perlahan menghasilkan permukaan licin. "Tin tin" diperbuat daripada keluli yang dilapisi timah dengan elektrolisis. Kadang-kadang tin ini dilapisi krom dalam sepersekian saat dengan ketebalan lapisan krom sangat nipis.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
2. Persediaan eMedikal. (2018). Aplikasi Elektrolisis. Dipulihkan dari: emedicalprep.com
3. Wikipedia. (2018). Sel elektrolitik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Prof Shapley P. (2012). Sel Galvanik dan Elektrolitik. Dipulihkan dari: butane.chem.uiuc.edu
5. Web Penyelidikan Bodner. (sf). Sel Elektrolitik. Dipulihkan dari: chemed.chem.purdue.edu