អគ្គីសនីវិភាគជាអ្វី? អាណូតនិងកាតូត។ ដំណើរ Physico-គីមី

សម្រាប់រយៈពេលវែងមួយដែលមនុស្សមិនបានគ្រប់គ្រងដើម្បីទទួលបានច្រើននៃសារធាតុសុទ្ធមួយនៅក្នុងសំណុំបែបបទដោយឥតគិតថ្លៃ។ ដូចជាឧទាហរណ៍:

• លោហៈ;
• alkalis;
• chloro;
• អ៊ីដ្រូសែន;
• hydrogen peroxide;
• ក្លរីនសរីរាង្គនិងអ្នកដទៃទៀត។

ពួកគេបានទទួលទាំងមាតិកាខ្ពស់នៃ impurities, ដែលវាគឺជាការមិនអាចទៅរួចទេដើម្បីកម្ចាត់ឬមិនសំយោគនៅទាំងអស់។ ប៉ុន្តែការតភ្ជាប់នេះគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការប្រើប្រាស់នៅក្នុងឧស្សាហកម្មនិងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ។ ប៉ុន្តែជាមួយនឹងការរកឃើញនៃការដំណើរការដូចជាអគ្គីសនីវិភាគមួយ, ភារកិច្ចនៃសមាមាត្រធំសម្បើមមួយដែលត្រូវបានដោះស្រាយ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះវាត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការសំយោគមិនត្រឹមតែប៉ុណ្ណោះទេថែមទាំងសម្រាប់ដំណើរការជាច្រើនទៀត។

អគ្គីសនីវិភាគជាអ្វី? ដូចដែលវាកើតមានឡើង, មួយចំនួននៃដំណាក់កាលនេះគរឡើង, អ្វីដែលជាផលប្រយោជន៍សំខាន់នៃវិធីសាស្រ្តនេះព្យាយាមយល់ពីវគ្គសិក្សានៃអត្ថបទនេះ។

អគ្គីសនីវិភាគជាអ្វី?

ដើម្បីឆ្លើយសំណួរនេះជាដំបូងយើងត្រូវតែស្វែងរកការយល់អំពីវាក្យស័ព្ទនិងគំនិតរាងកាយនិងគីមីមូលដ្ឋានមួយចំនួន។

1. វ៉ាស៊ីនតោន - ការផ្សាយដឹកនាំនៃអេឡិចត្រុងមានប្រភពចេញមកពីប្រភពនៃចរន្តអគ្គីសនី។
2. អេឡិចត្រូ - សារធាតុដំណោះស្រាយនៃការដែលមានសមត្ថភាពក្នុងការធ្វើជាចរន្តអគ្គិសនី។
3. អេឡិចត្រូ - ចានសម្ភារមួយចំនួន, ទាក់ទងដែលឆ្លងអគ្គិសនីតាមរយៈដោយខ្លួនឯង (អាណូតនិងកាតូត) ។
4. ប្រតិកម្ម redox នេះ - ដំណើរការមួយដែលក្នុងនោះមានការផ្លាស់ប្តូរក្នុងកម្រិតនៃអុកស៊ីតកម្មនៃអ្នកចូលរួមនេះ។ នោះគឺជាអ៊ីយ៉ុងមួយចំនួនអុកស៊ីតកម្មនិងបង្កើនតម្លៃនៃកម្រិតនៃអុកស៊ីតកម្មនេះខណៈពេលដែលអ្នកផ្សេងទៀតត្រូវបានកាត់បន្ថយ, បន្ថយវា។

ដោយបានបញ្ជាក់ទាំងអស់នៃពាក្យទាំងនេះ, អ្នកអាចឆ្លើយសំណួរអំពីអ្វីដែលត្រូវធ្វើអគ្គីសនីវិភាគ។ ដំណើរ redox នេះមានចរន្តឆ្លងកាត់តាមរយៈការដំណោះស្រាយជាអេឡិចត្រូលីតដោយផ្ទាល់និងត្រូវបានបញ្ចប់ដោយការចេញផ្សាយនៃផលិតផលផ្សេងគ្នានៅអេឡិចត្រូតនេះ។

ការដំឡើងមានភាពងាយស្រួល, ដែលអាចត្រូវបានហៅ electrolyzer, ជាប់ពាក់ព័ន្ធនឹងសមាសភាគតែមួយចំនួន:

• ពីរកែវជាមួយនឹងការអេឡិចត្រូលីតមួយ;
• ប្រភពបច្ចុប្បន្ន;
• អេឡិចត្រូតពីរគឺទាក់ទង។

ឧស្សាហកម្មប្រើរចនាដោយស្វ័យប្រវត្តិជាច្រើនស្មុគ្រស្មាញកាន់តែច្រើនដោយអនុញ្ញាតឱ្យដើម្បីទទួលបានលេខចំនួនធំនៃផលិតផល - ងូតអគ្គីសនីវិភាគ។

ដំណើរការនេះគឺជាការស្មុគ្រស្មាញដោយស្មើភាពអគ្គីសនីវិភាគ, គឺជាប្រធានបទត្រូវច្បាប់ទ្រឹស្តីជាច្រើននិងការបន្តបើយោងតាមដីនិងច្បាប់។ ដើម្បីទស្សន៍ទាយបានត្រឹមត្រូវលទ្ធផលច្បាប់ទាំងអស់និងការអនុម័តអាចធ្វើទៅបានដែលនឹងត្រូវរៀនផងដែរ។

នេះជាទ្រឹស្តីជាមូលដ្ឋាននៃដំណើរការនេះ

ប្រភេទ Canon សំខាន់បំផុតដែលពឹងផ្អែកមូលដ្ឋាននៅលើអគ្គីសនី - ច្បាប់របស់លោក Michael ហ្វារ៉ាដេយបាន - រូបវិទូល្បីដែលគេស្គាល់ថាសម្រាប់ការងាររបស់គាត់នៅក្នុងវាលនៃចរន្តអគ្គិសនីនិងដំណើរការអមទាំងអស់។

ច្បាប់បែបនេះទាំងអស់ពីរគ្នាដែលរៀបរាប់អំពីសារៈសំខាន់នៃដំណើរការនេះនៅក្នុងអគ្គីសនីវិភាគនោះ។

ច្បាប់ដំបូង

នេះជាលើកដំបូង វិន័យរបស់ហ្វារ៉ាដេយ, រូបមន្តដែលត្រូវបានសរសេរថាជាម៉ែត្រ = Ki * Δt, គឺមានដូចខាងក្រោម។

សារធាតុអភិបូជាបានរំសាយចេញនៅអេឡិចត្រូតត្រូវតែសមាមាត្រដោយផ្ទាល់ទៅកាន់អគ្គិសនីដែលឆ្លងកាត់អេឡិចត្រូលីតនេះ។

រូបមន្តនេះបានបង្ហាញថាម៉ែត្រ - គឺម៉ាស់នៃសម្ភារៈនេះខ្ញុំ - អាំងតង់ស៊ីតេបច្ចុប្បន្ន, Δt - ពេលវេលាក្នុងអំឡុងពេលដែលវាត្រូវបានអនុម័ត។ រួមបញ្ចូលផងដែរគឺតម្លៃនៃ k ដែលត្រូវបានគេហៅថាសមមូល Electrochemical នៃបរិវេណតុលាការ។ តម្លៃនេះអាស្រ័យទៅលើធម្មជាតិនៃបរិវេណដោយខ្លួនឯងបាន។ K គឺជាលេខរៀងស្មើទៅរង្គាលនៃសារធាតុដែលត្រូវបានចេញផ្សាយនៅអេឡិចត្រូតតាមរយៈអេឡិចត្រូលីតពេលដែលឆ្លងកាត់មួយឯកតានៃបន្ទុកអគ្គិសនី។

ច្បាប់ទីពីរនៃការធ្វើអគ្គីសនីវិភាគ

ច្បាប់ទីពីរនៃហ្វារ៉ាដេយ, រូបមន្តនៃការដែល - m = M បានខ្ញុំΔt / n * ស្រី, គឺមានដូចខាងក្រោម។ ស្មើ Electrochemical នៃបរិវេណ (K) គឺសមាមាត្រនឹងម៉ាស់ម៉ូលរបស់វានិងសមាមាត្រវ៉ាឡង់នៃសារធាតុនេះ។

រូបមន្តខាងលើគឺជាលទ្ធផលនៃការដកសហរដ្ឋទាំងអស់។ វាបានចាប់យកសារៈសំខាន់នៃច្បាប់ទីពីរនៃការធ្វើអគ្គីសនីវិភាគ។ M បាន - ថ្គាមសមាសធាតុរង្គាលខ្ញុំ - អាំងតង់ស៊ីតេបច្ចុប្បន្នបានអនុម័តសម្រាប់ដំណើរការទាំងមូល, Δt - ពេលអគ្គីសនីវិភាគសរុប, ស្រី - ហ្វារ៉ាដេយបានថេរ, n - អេឡិចត្រុងដែលត្រូវបានចូលរួមនៅក្នុងដំណើរការនេះ។ ចំនួនរបស់ពួកគេគឺស្មើនឹងបន្ទុកអ៊ីយ៉ុងដែលបានចូលរួមក្នុងដំណើរការនេះ។

ច្បាប់ហ្វារ៉ាដេយដើម្បីជួយឱ្យយល់ពីអ្វីដែលជាអគ្គីសនីវិភាគនិងគណនាទិន្នផលសក្តានុពលដោយទម្ងន់, លទ្ធផលដែលអ្នកចង់បានគឺដើម្បីទស្សន៍ទាយនិងមានឥទ្ធិពលលើការពិតណាស់នៃដំណើរការនេះ។ ពួកគេបានបង្កើតបានជាមូលដ្ឋានទ្រឹស្តីនៃការផ្លាស់ប្តូរនេះ។

គំនិតនៃការអាណូតនិងប្រភេទរបស់វា

សារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់គឺមាននៅក្នុងអេឡិចត្រូអគ្គីសនីវិភាគ។ ដំណើរការទាំងមូលគឺពឹងផ្អែកលើសម្ភារៈដែលបានមកពីការដែលពួកគេត្រូវបានធ្វើឡើងធម្មជាតិនិងលក្ខណៈសម្បត្តិជាក់លាក់របស់ខ្លួន។ ដូច្នេះយើងពិចារណានៅក្នុងលម្អិតបន្ថែមទៀតគ្នានៃពួកគេ។

anode - បូកឬអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។ នោះគឺជាការមួយដែលត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹង "+" បង្គោលនៃប្រភពអំណាច។ ដូច្នោះហើយទៅវាពី ដំណោះស្រាយជាអេឡិចត្រូលីតនេះ នឹងផ្លាស់ទីអ៊ីយ៉ុងអវិជ្ជមានឬ anions ។ ពួកគេនឹងកត់សុីនៅទីនេះទទួលបានកម្រិតខ្ពស់នៃការកត់សុី។

ដូច្នេះយើងអាចគូរដ្យាក្រាមតូចមួយដែលនឹងជួយចងចាំដំណើរការ Anode: អាណូតមួយ "បូក" - anions - អុកស៊ីតកម្ម។ ដូច្នេះមានពីរប្រភេទជាមូលដ្ឋាននៃអេឡិចត្រូតអាស្រ័យលើដែលនឹងក្លាយផលិតផលជាក់លាក់មួយ។

1. នេះជាអាណូត insoluble ឬសរវៃ។ ប្រភេទបែបនេះមានរួមបញ្ចូលទាំងអេឡិចត្រូតដែលបានបម្រើតែមួយគត់ដើម្បីផ្ទេរអេឡិចត្រុងនិងដំណើរការអុកស៊ីតកម្មមួយ, ទោះជាយ៉ាងណាវាមិនត្រូវបានប្រើប្រាស់និងមិនរំលាយ។ anode បែបនេះត្រូវបានធ្វើពីក្រា, iridium, ផ្លាទីន, កាបូនហើយដូច្នេះនៅលើ។ ដោយប្រើអេឡិចត្រូទាំងនេះលោហៈនេះអាចត្រូវបានផលិតនៅក្នុងឧស្ម័នបរិសុទ្ធ (អុកស៊ីសែនអ៊ីដ្រូសែនក្លរីននិងដូច្នេះនៅលើ) ។
2. នេះជាអាណូតរលាយ។ ពេលដំណើរការរំលាយនិងអុកស៊ីតកម្មលទ្ធផលនៃអគ្គីសនីវិភាគផលប៉ះពាល់ដល់នោះ។ សម្ភារជាមូលដ្ឋាននៃការសាងសង់សម្រាប់ប្រភេទនេះនៃអេឡិចត្រូត: នីកែលទង់ដែង, កាតមីញ៉ូមសំណស័ង្កសីស័ង្កសីនិងអ្នកដទៃទៀត។ ដោយប្រើ anode ទាំងនេះត្រូវការសម្រាប់ electrorefining ដំណើរការនៃលោហៈ, electroplating, ថ្នាំកូតការពារប្រឆាំងនឹង corrosion និងដូច្នេះនៅលើ។

សារៈសំខាន់នៃដំណើរការដែលកើតឡើងនៅអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាននេះត្រូវបានកាត់បន្ថយដើម្បីបំពេញសក្តានុពលច្រើនបំផុតអ៊ីយ៉ុង electronegativity ន័យ។ Ivot ហេតុអ្វីបានជាធ្វើ anions អាស៊ីតអ៊ីដ្រូសែននិងអ៊ីយ៉ុង hydroxide, ហើយបន្ទាប់មកទឹក, ប្រសិនបើវាគឺជាដំណោះស្រាយមួយ។ អុកស៊ីសែនដែលមានផ្ទុក anions នៅក្នុងដំណោះស្រាយអេឡិចត្រូលីតមួយ aqueous ជាទូទៅនៅអាណូតនេះមិនត្រូវបានរំសាយចេញ, ចាប់តាំងពីទឹកធ្វើឱ្យវាលឿនជាងមុន, ការបញ្ចេញអុកស៊ីសែន។

កាតូតនិងលក្ខណៈរបស់ខ្លួន

កាតូតនេះ - ជាអេឡិចត្រូតត្រូវបានចោទប្រកាន់អវិជ្ជមាន (សារតែការ Accumulator នៃអេឡិចត្រុងនៅលើវានៅពេលដែលចរន្តអគ្គិសនី) ។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលការផ្លាស់ប្តូរអ៊ីយ៉ុងទៅឱ្យគាត់មានបន្ទុកវិជ្ជមាន - កាចុងដែលត្រូវបានទទួលការស្តារនីតិសម្បទា, នោះគឺកាត់បន្ថយកម្រិតនៃអុកស៊ីតកម្ម។

វាមានពាក់ព័ន្ធក្នុងការចងចាំគម្រោងកាតូត "ដក" ផងដែរ - បញ្ជាក់ - ងើបឡើងវិញ។ ជាសម្ភារៈសម្រាប់កាតូតនេះរួមមាន:

• ដែកអ៊ីណុក;
• ស្ពាន់;
• កាបូន;
• លង្ហិន;
• ជាតិដែក;
• អាលុយមីញ៉ូមនិងអ្នកដទៃទៀត។

វាគឺនៅលើអេឡិចត្រូតនេះបានមកដល់ការងើបឡើងវិញនៃសារធាតុលោហធាតុសុទ្ធដែលជាផ្នែកមួយនៃវិធីសាស្រ្តចម្បងសម្រាប់ការផលិតពួកគេឧស្សាហកម្ម។ វាគឺអាចធ្វើបានផងដែរការផ្ទេរចេញពីអាណូតអេឡិចទៅកាតូតនេះបានហើយប្រសិនបើជាលើកដំបូង - រលាយអ៊ីយ៉ុងរបស់ខ្លួនត្រូវបានកាត់បន្ថយនៅលើអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន។ ខាងក្រោមនេះគឺមានការស្ដារឡើងវិញនៃប្រស្រ័យទាក់ទៅនឹងអ៊ីដ្រូសែនក្រុមហ៊ុន H ឧស្ម័ន _{2 ។} ដូច្នេះកាតូតនោះ - គឺជាការមួយនៃផ្នែកសំខាន់បំផុតនៅក្នុងគម្រោងរួមរបស់អគ្គីសនីវិភាគនៃសារធាតុ។

អគ្គីសនីវិភាគនៃការរលាយ

ពីទស្សនៈទូទៅនៃដំណើរការគីមីក្រោមការពិចារណាមានសមីការរបស់ខ្លួន។ ជាមួយវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីតំណាងឱ្យសៀគ្វីទាំងមូលនៅលើក្រដាសនិងដើម្បីទស្សន៍ទាយលទ្ធផល។ អ្វីដែលសំខាន់បំផុតអ្នកគួរតែយកចិត្តទុកដាក់ទៅ - វត្តមានឬអវត្តមាននៃបរិស្ថានក្នុងទឹកនិងប្រភេទនៃអាណូតនេះ (រលាយឬមិនបាន) ។

ប្រសិនបើចាំបាច់ដើម្បីទទួលបានផលិតផលដែលមានដូចខាងក្រោម: លោហធាតុ alkali និងផែនដីអាល់កាឡាំង, alkalis អាលុយមីញ៉ូម beryllium, anions អុកស៊ីសែននៃឧស្ម័នដែលមានមិនអាចបន្ទាប់មកសំណួរអំពីអគ្គីសនីវិភាគនៃដំណោះស្រាយអេឡិចត្រូលីតនេះ។ គ្រាន់តែរលាយដោយសារតែការតភ្ជាប់ដែលបានទាមទារបើមិនដូច្នេះទេនឹងមិនដំណើរការ។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលនៅក្នុងឧស្សាហកម្មនេះជាញឹកញាប់បំលែងសារធាតុទាំងនេះដោយប្រើពួកវាស្ងួតនិងអំបិល anhydrous hydroxide ។

នៅក្នុងទូទៅ, រលាយសមីការអគ្គីសនីវិភាគគឺពិតជាមានលក្ខណៈសាមញ្ញនិងមានស្តង់ដា។ ឧទាហរណ៍ប្រសិនបើយើងពិចារណានិងការកត់ត្រាវាសម្រាប់ Potassium iodide សរុប, ទិដ្ឋភាពនេះនឹងមានដូចខាងក្រោម:

គេហទំព័រ KI = តារា K ⁺ ខ្ញុំ ^-

កាតូត (K) "-" K ⁺ K + 1 អ៊ី = ⁰

អាណូតនេះ ^{(មួយ) "+": 2 - -} 2E = ខ្ញុំ ₂ ⁰

លទ្ធផលដំណើរការ: គេហទំព័រ KI = K + ខ្ញុំ _{2 ។}

ដូចគ្នានេះដែរអគ្គីសនីវិភាគនឹងកត់ត្រាការណាមួយដោយមិនគិតពីដែកមានសក្តានុពលអេឡិចត្រូតរបស់ខ្លួន។

អគ្គីសនីវិភាគនៃដំណោះស្រាយ aqueous នេះ

នៅពេលដែលវាមកដល់ electrolyte ដំណោះស្រាយ, លទ្ធផលនៃដំណើរការនេះនឹងមានភាពខុសគ្នាខ្លាំង។ បន្ទាប់ពីបានទាំងអស់, ទឹកត្រូវបានក្លាយជាអ្នកចូលរួមយ៉ាងសកម្ម។ វាមានសមត្ថភាពក្នុងការចូលទៅក្នុងអ៊ីយ៉ុងនិង dissociating ពីអេឡិចត្រូតបានរំសាយចេញផងដែរ។ ដូច្នេះក្នុងករណីបែបនេះមានសារៈសំខាន់ អេឡិចត្រូតសក្តានុពល អ៊ីយ៉ុង។ ជាងតម្លៃរបស់វាគឺទាបជាងអវិជ្ជមាននេះកាន់តែច្រើនលទ្ធភាពនៃការកត់សុីឬការកាត់បន្ថយយ៉ាងឆាប់រហ័សជាច្រើនទៀត។

អគ្គីសនីវិភាគនៃដំណោះស្រាយ aqueous នេះគឺជាប្រធានបទត្រូវច្បាប់ជាច្រើនដែលត្រូវតែត្រូវបានចងចាំ។

1. ដំណើរ Anode: រំសាយចេញតែ anions នៃអាស៊ីតអ៊ីដ្រូសែន (លើកលែងតែហ្វ្លុយអូរីអ៊ីដ្រូសែន) ។ ប្រសិនបើមានអ៊ីយ៉ុងអុកស៊ីសែនឬអ៊ីយ៉ុងហ្វ្លុយអូរី, បន្ទាប់មកទឹកត្រូវបាន oxidized ទៅនឹងការចេញផ្សាយអុកស៊ីសែន។
2. ដំណើរការកាតូត: electrowinning លោហៈនៅក្នុងស៊េរី Electrochemical (រហូតដល់ទៅនិងការរួមបញ្ចូលនៃអាលុយមីញ៉ូម) នៅលើកាតូតនេះមិនអាចត្រូវបានស្ដារឡើងវិញដោយសារតែសកម្មភាពគីមីខ្ពស់។ នេះបានធ្វើឱ្យទឹកដើម្បីបញ្ចេញអ៊ីដ្រូសែន។ លោហធាតុអាលុយមីញ៉ូមដើម្បីអ៊ីដ្រូសែនពីការស្តារឡើងវិញក្នុងពេលដំណាលគ្នាជាមួយទឹកសារធាតុសាមញ្ញ។ អ្នកទាំងនោះដែលមានអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងស៊េរីបន្ទាប់ពីការ Electrochemical (សកម្មភាពទាប) ងាយស្រួលទទួលការកាត់បន្ថយសារធាតុសាមញ្ញ។

ប្រសិនបើអ្នកបានអនុវត្តតាមច្បាប់ទាំងនេះយើងអាចបង្ហាញអគ្គីសនីវិភាគនិងគណនាទិន្នផលណាមួយនោះ។ នៅក្នុងករណីនៃសៀគ្វីអាណូតរលាយប្រែប្រួលមួយដែលបានក្លាយទៅជាច្រើនទៀតនិងមានភាពស្មុគស្មាញ។

អំបិលអគ្គីសនីវិភាគ

ដំណើរការនេះត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការទទួលបានលោហធាតុសុទ្ធនិងឧស្ម័ន, ចាប់តាំងពីវាគឺជាការសាមញ្ញនិងគុណសម្បត្តិបច្ចេកវិទ្យាសេដ្ឋកិច្ច។ លើសពីនេះទៀតផលិតផលដែលបានមកជាមួយសញ្ញាបត្រខ្ពស់នៃភាពបរិសុទ្ធ, ដែលជាការសំខាន់។

ឧទាហរណ៍ electrowinning នៃទង់ដែងអាចទទួលវាបានយ៉ាងលឿននៅក្នុងសំណុំបែបបទនៃការសុទ្ធពីដំណោះស្រាយអំបិលណាមួយ។ ភាគច្រើនបំផុតបានប្រើជាទូទៅ ស៊ុលស្ពាន់ ឬ ទង់ដែងស៊ុល (ទី II) - CuSO _{4 ។}

ក្នុងនាមជារលាយឬដំណោះស្រាយនៃអំបិលដែលអាចត្រូវបានដកស្រង់ដែកសុទ្ធដែលចាំបាច់ដូច្នេះនៅក្នុងវិស័យស្ទើរតែទាំងអស់វិស្វកម្មអគ្គិសនីនិងដែក។

ដំណើរអត្ថន័យនិងកម្មវិធី

អគ្គីសនីវិភាគ - ដំណើរការមួយដែលមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់។ នៅក្នុងមូលដ្ឋានរបស់ខ្លួនត្រូវបានគេដែលមានមូលដ្ឋាននៅមានប្រតិបត្តិការបច្ចេកទេសចាំបាច់ដូចជា:

1. ការចម្រាញ់ដែក។
2. Electroextraction ។
3. Electroplating ។
4. Electrosynthesis ។
5. កម្មវិធីនៃថ្នាំកូតប្រឆាំងនឹងការ corrosion និងអ្នកដទៃ។