ประโยชน์ของ Electrolytic cell

posted on 18 Feb 2011 16:23 by merqurycheymii
ประโยชน์ของ Electrolytic cell
 
 
 
การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า
 
 
การชุบโลหะ เป็นการทำให้โลหะมีความคงทนและสวยงาม โดยอาศัยหลักการของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ โดยกระบวนการชุบโลหะจะใช้กระแสไฟฟ้าผ่านเข้าที่แคโทด ทำให้ไอออนของโลหะในสารละลายจะรับอิเล็กตรอน เกิดเป็นอะตอมของโลหะเกาะอยู่ที่แคโทดนั้น ขณะเดียวกัน อะตอมของโลหะที่เป็นแอโนดจะเสียอิเล็กตรอนเกิดเป็นไอออนละลายลงไปในสารละลาย เพื่อชดเชยไอออนที่เสียไป ในการชุบโลหะไฟฟ้าจึงพบว่า โลหะที่เป็นแอโนดจะกร่อนไป และที่แคโทดจะมีโลหะมาเกาะเพิ่มขึ้น ดังนั้น จึงสรุปได้ว่า ในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้านั้น ถ้าต้องการชุบด้วยโลหะใดให้จัดโลหะนั้นเป็นแอโนดสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ ใช้ต้องมีไอออนของโลหะชนิดเดียวกับโลหะที่เป็นแอโนด
 
 
 
 
 
การทำโลหะให้บริสุทธิ์
 
 

โดยปกติทองแดงที่ได้จากการถลุงสินแร่ จะมีความบริสุทธิ์ไม่เกินร้อยละ 99 ที่เหลือเป็นสิ่งที่เจือปน ได้แก่ เหล็ก เงิน ทอง แพลทินัม และสังกะสี ซึ่งทำให้ทองแดงมีการนำไฟฟ้าต่ำ หลักการของเซลล์อิเล็กโทรไลต์สามารถทำให้ทองแดงมีความบริสุทธิ์ถึงร้อยละ 99.95 โดยต่อวงจรดังรูป



 
 
ใช้แท่งทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์เป็นแอโนด และแผ่นทองแดงที่บริสุทธิ์เป็นแคโทดจุ่มในสารละลายผสมของคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต กับกรดซัลฟิวริก เมื่อผ่านไฟฟ้ากระแสตรงที่มีศักย์ไฟฟ้าเหมาะสมเข้าไปในเซลล์ ทองแดงจากแอโนดจะให้อิเล็กตรอนกลายเป็น Cu2+ และละลายลงไปในสารละลาย Cu2+ จะไปรับอิเล็กตรอนที่แคโทด กลายเป็นทองแดงบริสุทธิ์เกาะที่แผ่นแคโทดนั้น ส่วนธาตุอื่นๆ ที่เจือปนอยู่ เช่น เหล็ก สังกะสี ซึ่งเสียอิเล็กตรอนง่ายกว่า จะถูกออกซิไดซ์เป็น Fe2+ และ Zn2+ ปนอยู่ในสารละลาย สำหรับธาตุที่เสียอิเล็กตรอนยาก เช่น เงิน ทอง และแพลทินัมจะไม่เป็นไอออน จึงตกตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ และสามารถนำมาแยกออกเป็นโลหะแต่ละชนิดได้
 
 
 
 
การผลิตโลหะอลูมิเนียม
 
 

อะลูมิเนียม เป็นโลหะที่มีประโยชน์มาก เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรง การผลิตโลหะอะลูมิเนียมโดยการถลุงสินแร่ด้วยความร้อนโดยตรง จะเสียค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากสินแร่บอกไซต์ (Al2O3) มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า 2,000 องศาเซลเซียส แต่ถ้าผสมสินแร่บอกไซด์กับสินแร่ไครโอไลต์ (Na3AlF4) ของผสมนี้จะมีจุดหลอมเหลวต่ำลง และสารละลายนำไฟฟ้าได้

 

เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าลงในสารละลาย อะลูมิเนียมไอออนจะรับอิเล็กตรอนที่แคโทดเกิดเป็นโลหะอะลูมิเนียมเหลวที่มี ความหนาแน่นสูงกว่า จึงจมลงสู่ก้นภาชนะ ส่วนออกไซด์ไอออนจะให้อิเล็กตรอนกับแอโนดเกิดเป็นก๊าซออกซิเจน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้

ที่แคโทด : 2Al3+(l) + 6e- 2Al(l)
ที่แอโนด : 3O2-(l) O2(g) + 6e-
ปฏิกิริยารวม 2Al3+(l) + 3O2-(l) 2Al(l) + O2(g)
หรือ 4Al3+(l) + 6O2-(l) 4Al(l) + 3O2(g)

แต่การผลิตโลหะอะลูมิเนียมด้วยวิธีนี้มีค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้น จึงนิยมนำโลหะอะลูมิเนียมที่ใช้แล้วกลับมาใช้ใหม่มากกว่าที่จะใช้วิธีถลุง จากสินแร่บอกไซต์

 

 

การผลิดโลหะแม็กนีเซียม

 

โลหะแมกนีเซียมมีน้ำหนักเบา แข็งแรงทนทาน นำไปใช้ประโยชน์ เช่น ทำโลหะผสมกับอะลูมิเนียม ใช้ทำปีกเครื่องบิน ใช้ทำไส้หลอดไฟแฟลชเพื่อใช้ในการถ่ายรูป

แหล่งโลหะแมกนีเซียมที่สำคัญ คือน้ำทะเล แมกนีเซียมในน้ำทะเลจะอยู่ในรูปของ Mg2+ เมื่อนำน้ำทะเลมาทำให้เป็นเบสจะได้ตะกอนของ Mg(OH)2 แล้วนำมาทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกและทำให้แห้งจะได้ MgCl2 ที่เป็นของแข็ง เมื่อให้ความร้อนจน MgCl2 หลอมเหลว แล้วผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปจะได้โลหะแมกนีเซียมเกาะที่แคโทดและก๊าซคลอรีนเกิดขึ้นที่แอโนด ดังสมการ

MgCl2(l) Mg2+(l) + 2Cl-(l)
ที่แคโทด : Mg2+(l) + 2e- Mg(l)
ที่แอโนด : 2Cl-(l) Cl2(g) + 2e-
ปฏิกิริยารวม MgCl2(l) Mg(l) + Cl2(g)

 

 

การผลิตโซเดียม

 

โลหะโซเดียมมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาสูงมาก ในปัจจุบันมีการใช้โลหะโซเดียมกันอย่างกว้างขวาง กล่าวคือ ใช้เป็นสารหล่อเย็นในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูและเครื่องยนต์บางชนิดที่มี อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดของน้ำมาก ใช้ไอโซเดียมบรรจุในหลอดไฟเพื่อทำหลอดไฟสีเหลืองที่มีความสว่างมากกว่าหลอด ไฟธรรมดาถึง 10 เท่า

การผลิตโลหะโซเดียม ทำได้โดยผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในเกลือแกงบริสุทธิ์ที่หลอมเหลวปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้

2NaCl(l) 2Na+(l) + 2Cl-(l)
ที่แคโทด : 2Na+(l) + 2e- 2Na(l)
ที่แอโนด : 2Cl-(l) Cl2(g)
ปฏิกิริยารวม 2NaCl(l) 2Na(l) + Cl2(g)

ก๊าซคลอรีนที่เกิดขึ้น นอกจากนำไปใช้ประโยชน์โดยตรงแล้ว ยังนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นเพื่อผลิตพลาสติกพีวีซี และสารโพลิเมอร์อื่นๆ

 


การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า

 

หลักการของการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าคือ ต้องให้โลหะชนิดหนึ่งมาเคลือบบนโลหะอีกชนิดหนึ่งที่อยู่เป็นแคโทด โดยจัดเซลล์ดังนี้

ขั้วแอโนด: โลหะที่ใช้ชุบ

ขั้วแคโทด: โลหะที่ต้องการชุบ

สารละลายอิเล็กโทรไลต์: โลหะไอออนของโลหะที่เป็นแอโนด

ไฟฟ้า: กระแสตรง

 

 

Merqury View my profile

Recommend

Archives

Categories