전기 분해 과정이란 무엇입니까? 전해조

전해질의 용액이나 용융물에 전류가 흐르면 전극에서 2차 반응의 산물인 용해된 물질이나 다른 물질이 전극에서 방출됩니다. 이 물리화학적 과정을 전기분해라고 합니다.

전기분해의 본질

전극에 의해 생성된 전기장에서 전도성 액체의 이온이 질서 있게 움직입니다. 음극은 음극, 양극은 양극입니다.

음이온(수산기의 이온과 산잔기의 이온)이라고 하는 음이온은 양극으로 돌진하고 양이온이라고 하는 양이온(수소, 금속, 암모늄 등의 이온)은

산화 환원 과정은 전극에서 발생합니다. 입자 (원자, 분자, 양이온)의 전기 화학적 환원은 음극에서 발생하고 입자 (원자, 분자, 음이온)의 전기 화학적 산화는 양극에서 발생합니다. 전해질에서의 해리 반응은 1차 반응이고 전극에서 직접 일어나는 반응을 2차 반응이라고 합니다.

전기분해 반응을 1차 반응과 2차 반응으로 분리하는 것은 Michael Faraday가 전기분해 법칙을 확립하는 데 도움이 되었습니다.

패러데이의 전기분해 제1법칙: 전기분해 동안 전극에 침착된 물질의 질량은 이 전극에 전달되는 전기량에 정비례합니다. 전기량은 일반적으로 펜던트로 측정되는 전하를 나타냅니다.

패러데이의 전기분해 제2법칙: 주어진 양의 전기(전하)에 대해 전극에 증착된 화학 원소의 질량은 원소의 등가 질량에 정비례합니다. 물질의 등가 질량은 해당 물질이 관련된 화학 반응에 따라 몰 질량을 정수로 나눈 것입니다.

m은 전극에 침착된 물질의 질량, Q는 물질을 통과한 총 전하 F = 96 485.33 (83) C mol - 1은 패러데이 상수, M은 물질의 몰 질량(예: 물의 몰 질량 H2O = 18g / mol), z는 물질의 이온 원자가 수(이온당 전자 수)입니다.

M / z는 증착된 물질의 등가 질량입니다. 첫 번째 패러데이 법칙의 경우 M, F 및 z는 상수이므로 Q 값이 클수록 m 값도 커집니다. 패러데이 제2법칙의 경우 Q, F, z는 상수이므로 M/z(등가질량)의 값이 클수록 m의 값이 커집니다.

전기 분해는 오늘날 산업 및 기술 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 수소, 과산화수소, 이산화망간, 알루미늄, 나트륨, 마그네슘, 칼슘 및 기타 물질의 산업적 생산에 가장 효과적인 방법 중 하나는 전기 분해입니다. 전기 분해는 폐수 처리, 전기 도금, 전기 도금 및 마지막으로 화학 전원에 사용됩니다. 그러나 가장 먼저 해야 할 일.

전기분해 덕분에 많은 금속이 광석에서 추출되고 추가 처리됩니다. 따라서 광석 또는 농축 광석 - 정광 -을 시약으로 처리하면 금속이 용액으로 들어간 다음 전기 추출을 통해 금속이 용액에서 분리됩니다. 그런 다음 순수한 금속이 음극에서 침전됩니다. 이러한 방식으로 아연, 구리, 카드뮴이 얻어진다.

금속은 불순물을 제거하고 포함된 불순물을 추가 처리에 편리한 형태로 변환하기 위해 전기정련을 받습니다. 세척할 금속은 판 형태로 주조되며 이 판은 전기분해에서 양극으로 사용됩니다.

전류가 흐르면 양극의 금속이 용해되어 양이온의 형태로 용액에 들어간 다음 양이온이 음극에서 방전되어 순수한 금속의 침전물을 형성합니다. 양극의 불순물은 용해되지 않습니다. 양극 슬러지로 떨어지거나 전해질로 전달되어 지속적으로 또는 주기적으로 제거됩니다.

예를 들어 고려 구리의 전기정련... 용액의 주성분은 황산구리로, 이 금속의 가장 흔하고 저렴한 염입니다. 이 솔루션은 전기 전도성이 낮습니다. 그것을 증가시키기 위해 황산이 전해질에 첨가됩니다.

또한, 소량의 첨가제가 용액에 도입되어 조밀한 금속 침전물의 형성에 기여합니다. 일반적으로 구리, 니켈, 납, 주석, 은, 금은 전해 정련된다.

전기분해는 폐수 처리(전기응고, 전기추출 및 전기부상 공정)에 사용됩니다. 전기화학적 세척 방법은 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 전기분해를 위해 불용성 양극(티타늄 베이스에 증착된 마그네타이트, 산화납, 흑연, 망간) 또는 용해성(알루미늄, 철) 양극이 사용됩니다.

이 방법은 물에서 독성 유기 및 무기 물질을 분리하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 구리 파이프는 황산 용액으로 스케일을 제거한 다음 불용성 양극을 사용한 전기분해로 산업 폐수를 정화해야 합니다. 구리는 음극에서 방출되어 동일한 공장에서 다시 사용할 수 있습니다.

알칼리성 폐수는 시안화물 화합물을 제거하기 위해 전기 분해에 의해 정화됩니다. 시안화물의 산화를 촉진하고 전기 전도성을 높이고 에너지를 절약하기 위해 염화나트륨 형태의 첨가제가 물에 적용됩니다.

전기분해는 흑연 양극과 강철 음극으로 수행됩니다. 시안화물은 전기화학적 산화 동안 파괴되고 염소는 양극에서 방출됩니다. 이러한 청소의 효율성은 100%에 가깝습니다.

직접적인 전기화학적 세정 외에 전기분해 공정에 포함될 수 있음 응집... 염의 첨가를 제외하고 전기분해는 가용성 알루미늄 또는 철 양극으로 수행됩니다. 그러면 양극의 오염 물질이 파괴될 뿐만 아니라 양극 자체도 용해됩니다. 활성 분산 화합물이 형성되어 콜로이드 분산 불순물을 응고(진하게)합니다.

이 방법은 지방, 오일 제품, 염료, 오일, 방사성 물질 등의 폐수를 처리하는 데 효과적입니다. 이를 전기 응고라고 합니다.

전기도금은 제품을 부식으로부터 보호하고 적절한 미적 디자인을 제공하기 위해 특정 금속을 전해 증착하는 것입니다(코팅은 크롬, 니켈, 은, 금, 백금 등으로 만들어짐). 물건을 철저히 세척하고 탈지한 다음 코팅해야 할 금속의 염 용액을 붓는 전해조의 음극으로 사용합니다.

동일한 금속으로 만들어진 플레이트가 양극으로 사용됩니다. 일반적으로 한 쌍의 양극판을 사용하고 그 사이에 전기도금할 대상물을 넣습니다.

전기도금 - 부품, 조각품, 인쇄판 등을 주조하기 위한 주형: 모양을 재현하기 위해 서로 다른 본체의 표면에 금속을 증착합니다.

물체의 표면에 금속의 갈바닉 증착은 이 표면 또는 물체 전체가 전류의 전도체일 때만 가능하므로 모형이나 금형을 만드는 데 금속을 사용하는 것이 바람직합니다. 납, 주석, 땜납, 우드 합금과 같은 저용융 금속이 이러한 목적에 가장 적합합니다.

이 금속은 부드럽고 자물쇠 제조공 도구로 작업하기 쉽고 잘 새겨지고 주조됩니다. 갈바니 층을 형성하고 마무리한 후, 금형의 금속을 완제품에서 녹입니다.

그러나 유전체 재료는 여전히 모델을 만드는 가장 큰 기회를 제공합니다. 이러한 모델을 금속화하려면 표면에 전기 전도성을 부여해야 합니다. 성공 또는 실패는 궁극적으로 전도층의 품질에 크게 좌우됩니다. 이 레이어는 세 가지 방법 중 하나로 적용할 수 있습니다.

가장 일반적인 방법은 흑연화, 흑연이 표면에 문질러지는 것을 허용하는 플라스틱 및 기타 재료로 만든 모델에 적합합니다.

다음 트릭은 브론징, 이 방법은 다른 재료의 경우 비교적 복잡한 모양의 모델에 적합하지만 청동 층의 두께로 인해 작은 세부 사항의 전송이 다소 왜곡됩니다.

그리고 마지막으로 은도금, 모든 경우에 적합하지만 식물, 곤충 등 매우 복잡한 모양의 깨지기 쉬운 모델에는 특히 필수 불가결합니다.

화학 전원

또한 전기 분해는 배터리 및 축전지와 같은 가장 현대적인 화학 전원이 작동하는 주요 과정입니다. 전해질과 접촉하는 두 개의 전극이 있습니다.

레몬 배터리 (확대하려면 사진을 클릭하십시오)

화학 전류 소스의 작용은 외부 회로가 폐쇄된 공간적으로 분리된 프로세스의 과정을 기반으로 합니다. 환원제는 음극에서 산화되고, 생성된 자유 전자는 외부 회로를 통해 양극으로 전달되어 방전 전류를 생성합니다. 그들은 산화 환원 반응에 참여합니다. 따라서 외부 회로를 통한 음으로 하전 된 전자의 흐름은 양극에서 음극으로, 즉 음극에서 양극으로 이동합니다.

전기 분해는 전기 에너지가 화학 에너지로 변환되는 과정입니다. 이 과정은 직류의 영향으로 전극에서 발생합니다. 용융물 및 용액의 전기 분해 제품은 무엇이며 "전기 분해"의 개념에 포함되는 것은 무엇입니까?

용융염의 전기분해

전기분해는 용액이나 용융 전해질에 직류 전류를 흘렸을 때 전극에서 일어나는 산화환원 반응입니다.

쌀. 1. 전기분해의 개념.

전류의 작용하에 이온의 혼란스러운 움직임이 질서있게됩니다. 음이온은 양극(양극)으로 이동하여 그 위에서 산화되어 전자를 제공합니다. 양이온은 음극(음극)으로 이동하고 그 위에서 환원되어 전자를 받아들입니다.

전극은 불활성(백금 또는 금의 금속 또는 탄소 또는 흑연의 비금속) 또는 활성일 수 있습니다. 이 경우 양극은 전해 과정에서 용해됩니다(용해성 양극). 그것은 크롬, 니켈, 아연, 은, 구리 등과 같은 금속으로 만들어집니다.

용융 염, 알칼리, 산화물, 금속 양이온의 전기 분해 동안 음극에서 단순한 물질의 형성과 함께 방출됩니다. 용융물의 전기분해는 나트륨, 칼륨, 칼슘(용융염의 전기분해) 및 알루미늄(빙정석 Na 3 AlF 6 내 용융 알루미늄 산화물 Al 2 O 3의 전기분해)과 같은 금속을 생산하는 산업적 방법으로 산화물의 이동을 촉진하는 데 사용됩니다. 용융에). 예를 들어, 염화나트륨 NaCl 용융의 전기 분해 계획은 다음과 같습니다.

NaCl Na + + Cl -

음극(-) (나 +): 나 + + 이자형= 나 0

양극(-) (Cl -) : Cl - - 이자형= Cl 0, 2Cl 0 = Cl 2

요약된 프로세스:

2Na + + 2Cl- = 전기분해 2Na + 2Cl 2

2NaCl = 전기분해 2Na + Cl 2

알칼리 금속 나트륨의 생성과 동시에 염의 전기분해에 의해 염소가 얻어진다.

소금 용액의 전기 분해

염 용액이 전기분해되면 염이 해리되는 동안 형성된 이온과 함께 전극에서 물도 산화되거나 환원될 수 있습니다.

수용액의 전극에서 이온이 방전되는 확실한 순서가 있습니다.

1. 금속의 표준전극전위가 높을수록 회복이 용이하다. 다시 말해서, 금속이 전기화학적 계열의 전압에 더 오른쪽으로 갈수록 음극에서 이온이 더 쉽게 환원됩니다. 리튬에서 알루미늄으로 금속염 용액을 전기분해할 때 물 분자는 항상 음극에서 환원됩니다.

2H 2 O + 2e = H 2 + 2OH-

금속염 용액이 구리에서 시작하여 구리 오른쪽으로 전기분해되면 음극에서 금속 양이온만 환원됩니다. 망간 MN에서 납 Pb로 금속염을 전기분해하는 동안 금속 양이온과 경우에 따라 물이 모두 환원될 수 있습니다.

2. 산 잔기의 음이온(F- 제외)은 양극에서 산화됩니다. 산소 함유 산의 염이 전기 분해되면 산 잔류 물의 음이온이 용액에 남아 물이 산화됩니다.

2H 2 O-4e = O 2 + 4H +

3. 양극이 가용성이면 양극 자체의 산화 및 용해가 발생합니다.

예시: 황산나트륨 Na 2 SO 4 수용액의 전기분해:

전기분해 공정

전기분해는 비철 금속의 야금 및 여러 화학 산업에서 널리 보급되었습니다. 알루미늄, 아연, 마그네슘과 같은 금속은 주로 전기 분해에 의해 얻어진다. 또한 전기분해는 구리, 니켈, 납의 정제(정제)와 수소, 산소, 염소 및 기타 여러 화학 물질의 생산에 사용됩니다.

전기 분해의 본질은 직류가 전해조를 통해 흐를 때 전해질에서 물질 입자를 분리하고 욕조에 잠긴 전극에 침전(전기 추출)하거나 전해질을 통해 한 전극에서 다른 전극으로 물질을 옮기는 것입니다. (전해 정제). 두 경우 모두 공정의 목표는 불순물에 의해 오염되지 않은 가능한 가장 순수한 물질을 얻는 것입니다.

전해질의 금속(물 및 일부 다른 용매 및 용융 화합물의 염, 산 및 염기 용액)과 달리 이온 전도도가 관찰됩니다.

전해질은 2급 전도체입니다. 이러한 용액과 용융물에서 전해 해리가 발생하여 양전하 및 음전하를 띤 이온으로 붕괴됩니다.

전기 에너지원에 연결된 전극을 전해질(전해기)이 있는 용기에 넣으면 이온 전류가 그 안에 흐르기 시작하고 양으로 하전된 이온 - 양이온이 음극으로 이동합니다(주로 금속과 수소) , 음으로 하전 된 이온 - 음이온 ( 염소, 산소) - 양극에.

양극에서 음이온은 전하를 포기하고 전극에 정착하는 중성 입자로 변합니다. 음극에서 양이온은 전극에서 전자를 취하고 중화되어 그 위에 침전되고 기포 형태로 전극에서 방출되는 가스가 위로 상승합니다.

쌀. 1. 전기분해 중 공정. 전해조 회로: 1 - 수조, 2 - 전해질, 3 - 양극, 4 - 음극, 5 - 전원 공급 장치

외부 회로의 전류는 양극에서 음극으로 전자의 이동입니다(그림 1). 이 경우 용액이 고갈되고 전해 과정의 연속성을 유지하기 위해 용액이 농축되어야 합니다. 이것은 전해질에서 특정 물질의 추출이 수행되는 방식입니다(전기 추출).

후자가 고갈됨에 따라 양극이 전해질에 용해될 수 있는 경우, 전해질에 용해된 입자는 양전하를 획득하고 음극으로 향하게 되며, 그 위에 증착되어 양극에서 음극으로 물질을 전달합니다. 양극의 금속에 포함된 불순물이 음극으로 전달되지 않도록 공정을 수행하므로 이 공정을 전해정련이라 한다.

전극이 만들어진 동일한 물질의 이온이 있는 용액에 전극을 넣으면 전극과 용액 사이의 특정 전위에서 전극이 용해되거나 용액에서 물질이 침전되지 않습니다.

이 전위를 물질의 정상 전위라고 합니다. 더 많은 음전위가 전극에 적용되면 물질의 방출 (음극 공정)이 전극에서 시작되고 더 긍정적이면 용해가 시작됩니다 (양극 공정).

정상 전위의 값은 이온 농도와 온도에 따라 달라집니다. 일반적으로 수소의 정상 전위를 0으로 간주하는 것이 허용됩니다. 테이블 1은 + 25 ° C에서 물질의 일부 ​​수용액의 정상 전극 전위를 보여줍니다.

표 1. + 25 ° С에서 정상 전극 전위

전해질에 다른 금속의 이온이 포함되어 있으면 음의 정상 전위가 낮은 이온(구리, 은, 납, 니켈)이 음극에서 먼저 방출되며 알칼리 토금속은 분리하기 가장 어렵습니다. 또한 수용액에는 항상 수소 이온이 있으며 이는 음의 정상 전위를 가진 모든 금속보다 먼저 방출되므로 후자의 전기 분해 동안 상당한 또는 대부분의 에너지가 수소의 진화에 소비됩니다 .

특별한 조치를 사용하면 알려진 한계 내에서 수소 발생을 방지할 수 있지만 1V 미만의 정상 전위를 가진 금속(예: 마그네슘, 알루미늄, 알칼리 토금속)은 수용액에서 전기분해하여 얻을 수 없습니다. . 이들은 이들 금속의 용융염의 분해에 의해 얻어진다.

표에 표시된 물질의 정상 전극 전위. 1, 전기 분해 공정이 시작되는 최소값이며 실제로는 공정 개발을 위해 큰 값의 전위가 필요합니다.

전기분해 중 전극의 실제 전위와 정상적인 전위 사이의 차이를 과전압이라고 합니다. 전기 분해 중 에너지 손실을 증가시킵니다.

반면에 수소 이온에 대한 과전압을 높이면 음극에서 방출하기가 어려워 납, 주석, 니켈과 같이 수소보다 더 음인 많은 금속을 수용액에서 전기 분해하여 얻을 수 있습니다. , 코발트, 크롬, 심지어 아연. 이것은 전극에서 증가된 전류 밀도에서 프로세스를 수행하고 특정 물질을 전해질에 도입함으로써 달성됩니다.

전기 분해 중 음극 및 양극 반응의 과정은 다음 두 가지 패러데이 법칙에 의해 결정됩니다.

1. 전기분해 과정에서 음극에서 방출되거나 양극에서 전해질로 전달되는 물질의 질량은 내가 전해질을 통과한 전기량에 비례한다 τ : m e = α / τ, 여기서 a는 물질의 전기화학적 등가물, g / C입니다.

2. 동일한 양의 전기로 전기 분해 중에 방출되는 물질의 질량은 물질 A의 원자 질량에 정비례하고 원자가 n에 반비례합니다. me = A / 96480n, 여기서 96480은 패러데이 수, C x mol -1.

따라서 물질의 전기화학적 등가물 α = A / 96480n은 물질의 질량(g)으로 전해조를 통과하는 전기량의 단위인 쿨롱(암페어-초)으로 방출됩니다.

구리의 경우 A = 63.54, n = 2, α = 63.54 / 96480 -2 = 0.000329g / C, 니켈의 경우 α = 0.000304g/C, 아연의 경우 α = 0.00034g/C

사실, 방출된 물질의 질량은 항상 표시된 것보다 적습니다. 이는 욕조에서 발생하는 여러 부수적 과정(예: 음극에서 수소 발생), 전류 누출 및 전극 사이의 단락으로 설명됩니다. .

패러데이의 법칙에 따라 방출되어야 하는 질량에 대한 실제 방출된 물질의 질량 비율을 물질의 현재 수율 η1이라고 합니다.

따라서 실제 프로세스의 경우 m e = η1 NS ( A / 96480n) x 잇

자연스럽게, 항상 η1

전류 효율은 전극에서의 전류 밀도에 크게 의존합니다. 전극의 전류 밀도가 증가함에 따라 전류 효율이 증가하고 공정 효율이 증가합니다.

전압 전해조에 공급되어야 하는 U el은 다음으로 구성됩니다. 분해 전압 Ep(양극 및 음극 반응의 전위차), 양극 및 음극 과전압의 합, 전해질 Ep의 전압 강하, 전해질 U e = IR ep (R ep 는 전해질 저항), 타이어, 접점, 전극의 전압 강하 U c = I (R w + R to + R e). 우리는 다음을 얻습니다. U el = Ep + Ep + U e + U c.

전기분해 동안 소비되는 전력은 다음과 같습니다. Rel = IU el = I (Ep + Ep + U e + U s)

이 전력 중 첫 번째 구성 요소만 반응을 수행하는 데 사용되고 나머지는 공정의 열 손실입니다. 용융 염의 전기 분해에서만 전해질 IU e에서 방출되는 열의 일부가 유용하게 사용됩니다. 전해조에 로드된 염을 용융시키는 데 사용되기 때문입니다.

전기분해조의 효율은 소비된 전기 1J당 방출되는 물질의 질량(g)으로 추정할 수 있습니다. 이 값을 물질의 에너지 수율이라고 합니다. q e = (αη1) / 유 엘100,여기서 α는 물질의 전기 화학적 등가물, g / C, η1은 전류 효율, U 이메일- 전해 전지 전압, V.

전기분해

전기분해 과정에서 일어나는 과정은 갈바니 전지의 작동 과정에서 일어나는 과정과 반대입니다. 갈바니 전지의 작동 중에 자발적으로 진행되는 산화 환원 반응의 에너지가 전기 에너지로 변환되면 전기 분해 중에 전류의 에너지로 인해 화학 반응이 발생합니다.

전기분해는 전류가 용액을 통과하거나 전해질이 녹을 때 전극에서 발생하는 산화환원 과정입니다.

전기 분해는 전해조에서 수행되며, 주요 구성 요소는 이온 전도체(전해질)에 담그고 직류 소스의 단자에 연결된 두 개의 전극입니다.

전류원의 음극에 연결된 전극을 음극,그리고 긍정적으로 - 양극.

전압이 인가되면 음극에서는 환원과정이, 양극에서는 산화과정이 일어난다.

양극은 불용성(석탄, 흑연, 백금 및 이리듐) 및 용해성(구리, 은, 아연, 카드뮴 및 니켈)입니다. 가용성 양극은 산화를 겪습니다. 전자를 외부 회로로 보낸다.

용융물의 전기 분해는 다음 계획에 따라 진행됩니다.

1. 전해질이 녹을 때 형성되는 음이온은 전극전위(j 0 )가 증가하는 순서대로

2. 양이온은 j 0 의 내림차순으로 음극에서 환원됩니다.

예를 들어, 2NaCl ® 2Na + Cl 2 K (-) 2Na + + 2e = 2Na 0

용융 A (+) 2Cl - - 2e = Cl 2

전해질 수용액의 전기 분해 생성물을 결정할 때 물 분자의 산화 환원 반응에 참여할 가능성, 양극이 만들어지는 물질, 이온의 성질 및 전기 분해 조건을 고려해야합니다.

표 3 - 전기분해 방정식 작성을 위한 일반 규칙

전해질 수용액

1. NaCl 용액의 전기분해(비활성 양극)

K(-): Na +; H2O

H 2 O + 2e ® H 2 + 2OH -

A(+): Cl -; H2O

2 Cl - - 2e ® Cl 2

2H 2 O + 2NaCl 이메일 현재의 H 2 + Cl 2 + 2NaOH

결과적으로 Н 2는 음극에서, Cl 2는 양극에서 방출되고 NaOH는 전해조의 음극 공간에 축적됩니다.

2. ZnSO 4 용액의 전기분해(비활성 양극)

K(-): Zn 2+; H2O

Zn 2+ + 2е ® Zn 0

2H 2 O + 2e ® H 2 + 2OH -

А (+): 2H 2 O - 4e ® O 2 + 4H +

Zn 2+ + 4H 2 O ® Zn + H 2 + O 2 + 2OH - + 4H +

H 2 O 분자를 줄이고 방정식의 양변에 SO 4 2- 이온을 추가한 후 전기분해의 분자 방정식을 얻습니다.

ZnSO 4 + 2H 2 O 이메일 현재의 Zn + H 2 + O 2 + H 2 SO 4

3. K 2 SO 4 용액의 전기분해(비활성 양극)

K(-): K +; H2O

H 2 O + 2e ® H 2 + 2OH -

A(+): SO 4 2-; H2O

2H 2 O - 4e ® O 2 + 4H +

2H 2 O + 2e 이메일 현재의 О 2 + 2Н 2

저것들. 황산칼륨 용액의 전기분해는 물의 분해로 환원된다. 용액의 염 농도가 증가합니다.

4. 아연 양극을 사용한 ZnSO 4 용액의 전기분해.

K(-): Zn 2+; H2O

Zn 2+ + 2е ® Zn 0

2H 2 O + 2e ® H 2 + 2OH -

A(+): Zn0; H2O

Zn 0 -2е ® Zn 2+

Zn 0 + Zn 2+ ® Zn 2+ + Zn 0

저것들. 아연 양극을 사용한 ZnSO 4 용액의 전기분해는 양극에서 음극으로 아연의 이동으로 환원됩니다.

패러데이의 법칙으로 표현되는 전기분해 동안 전극에서 방출되는 물질의 양, 용액을 통과한 전기량 및 전기분해 시간 사이에는 종속성이 있습니다.

패러데이의 제1법칙: 전극에서 방출되거나 용해된 물질의 질량은 용액을 통과한 전기량에 정비례합니다.:

m = ----------; 여기서 m은 전극에서 방출되는 물질의 질량이고,

FM E는 물질 당량의 몰 질량, g / mol,

나 - 현재 강도, A;

t - 전기 분해 시간, 초.

F - 패러데이 상수(96500C/mol).

패러데이의 두 번째 법칙: 용액을 통과한 일정량의 전기에 대해 반응 물질의 질량 비율은 화학 당량의 몰 질량 비율과 같습니다.

상수

나 1 나 2 나 3

1몰의 등가물을 분리하거나 용해하려면 용액을 통과하거나 96,500Cl에 해당하는 동일한 양의 전기를 녹여야 합니다. 이 양을 패러데이 상수.

1Cl의 전기가 흐를 때 전극에서 방출되는 물질의 양을 전극이라고 합니다. 전기화학적 등가물(ε ).

ε = . -------, 여기서 ε - 전기화학

F 상당

Me - 몰 질량 당량

요소(물질); , g/몰

F - 패러데이 상수, C / mol.

표 4 - 일부 원소의 전기화학적 등가물

산화 및 환원 공정은 배터리와 같은 화학 전류 소스의 핵심입니다.

축전지는 가역적인 충전 및 방전 과정이 가능한 갈바니 전지로, 작업에 관련된 물질을 추가하지 않고 수행됩니다.

소모된 화학 에너지를 복원하기 위해 외부 소스에서 전류를 전달하여 배터리를 충전합니다. 이 경우 배터리가 전류원으로 작동할 때 발생하는 것과 반대인 전기화학 반응이 전극에서 발생합니다.

현재 가장 보편적인 것은 이산화납 PbO 2 가 양극 역할을 하고 금속 납 Pb가 음극 역할을 하는 납산 배터리입니다.

전해액으로는 25~30% 황산용액을 사용하므로 납축전지를 산이라고도 한다.

배터리 방전 및 충전 중에 발생하는 프로세스는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

Pb 0 + Pb +4 O 2 + 4H + + 2SO 4 2- «2Pb 0 + 2SO 4 2- + 2H 2 O

납 배터리 외에도 니켈-카드뮴, 니켈-철과 같은 알카라인 배터리가 실제로 사용됩니다.

표 5 - 배터리 유형