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電化學有哪些應用領域

作者:化工綜合網發布時間:2022-04-08分類:無機化工瀏覽:537


導讀:電化學的應用領域:1、電解工業,其中的氯堿工業是僅次于合成氨和硫酸的無機物基礎工業、耐綸66的中間單體己二腈是通過電解合成的;鋁、鈉等輕金屬的冶煉,銅、鋅等的精煉也都用的是電解法;...

電化學的應用領域:
1、電解工業,其中的氯堿工業是僅次于合成氨和硫酸的無機物基礎工業、耐綸66的中間單體己二腈是通過電解合成的;鋁、鈉等輕金屬的冶煉,銅、鋅等的精煉也都用的是電解法;

2、機械工業要用電鍍、電拋光、電泳涂漆等來完成部件的表面精整;
3、環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物;
4、化學電源;
5、金屬的防腐蝕問題,大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題;
6、許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理;
7、應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。
電化學(electrochemistry)作為化學的分支之一,是研究兩類導體(電子導體,如金屬或半導體,以及離子導體,如電解質溶液)形成的接界面上所發生的帶電及電子轉移變化的科學。傳統觀念認為電化學主要研究電能和化學能之間的相互轉換,如電解和原電池。但電化學并不局限于電能出現的化學反應,也包含其它物理化學過程,如金屬的電化學腐蝕,以及電解質溶液中的金屬置換反應。
利用電化學手段分離溶液中的金屬離子、有機分子的方法,共分四類:

1、控制電位的電解分離法
當溶液中存在兩種或兩種以上的金屬離子時,如果它們的還原電位相近,□例如Cu□(標準電極電位□□=+0.345伏)和Bi□(□□=0.2伏),則在電解時都會還原析出,達不到分離的目的。圖1兩種金屬離子A和B的分解電位表示,如果控制陰極電位為□,則金屬離子A可產生強度為□的電流,即可被還原;而金屬離子B的電流強度極小,即幾乎不能被還原,這樣即可達到分離目的,并分別測定A和B。在電解過程中,陰極電位□□□是在不斷變化的,□□=□式中□□為標準電極電位;□□為氣體常數;□為熱力學溫度;□為電極過程電子轉移數;□為法拉第常數;□為離子活度;□□為陰極超電壓。電解時,離子濃度不斷降低,□□的負值不斷增加,以致B也被電解出來。為了控制陰極電位,要用圖2控制電位的線路的線路隨時調整外加電壓。,e□是鉑絲對電極,e□是參比電極(飽和甘汞電極)。選定的e□的電位(相對于e□)可從電位計V讀出,電解電流從毫安計A讀出,在電解過程中不斷調整電阻□以保持陰極電位不變。
至于選擇什么電位要看實驗條件,例如在分別測定Cu□和Bi□時,由于兩者電位太相近,需要在溶液中加入酒石酸,調節pH=5.8~6.0,Bi□與酒石酸生成的絡合物比Cu□的穩定得多,使兩者的分解電壓相差得大一些,然后再加入適量的肼,以加速Cu□的還原。在這種條件下,控制陰極電位為-0.30伏,銅先電解出來,稱出陰極的增重后,調節pH為4.5~5.5,控制陰極電位為-0.40伏,可將鉍全部電解出來。如果溶液中還有Pb□,可將電位控制在-0.50伏,進行電解。應用此法時,后被電解的離子的濃度不能超過先被電解的離子的濃度。

2、汞陰極電解分離法
H□在汞陰極上被還原時,有很大的超電壓,所以在酸性溶液中可以分離掉一些容易被還原的金屬離子,使一些重金屬(如銅、鉛、鎘、鋅)沉積在汞陰極上,形成汞齊,同時保留少量不容易被還原的離子,如堿金屬、堿土金屬、鋁、鐵、鎳、鉻、鈦、釩、鎢、硅等。

3、內電解分離法
在酸性溶液中,利用金屬氧化-還原電位的不同,可以組成一個內電解池,即不需要外加電壓就可以進行電解。例如要從大量鉛中分離微量銅,在硫酸溶液中Cu□比Pb□先還原,因此可將鉛板作為一個電極,與鉑電極相連,組成一個內電解池,它產生一個自發的電動勢,來源于Pb的氧化和Cu□的還原。這個電動勢使反應能夠進行,直到電流趨近于零時,內電解池就不再作用了。內電解可以分離出微量的容易還原的金屬離子,缺點是電解進行緩慢,因此應用不廣。

4、電滲析法
液體中的離子或荷電質點能在電場的影響下遷移。由于離子的性質不同,遷移的速率也不同,正負電荷移動的方向也不同。當在電池的兩極加上一個直流電壓時,可以把一些有機物的混合物分離。如臨床實驗中常用此法研究蛋白質,將試樣放在一個載器上,外加電場后,荷電質點沿著載器向電荷相反的電極遷移,因它們移動的速率不同而分離,一般能把血清蛋白分成五部分。改進實驗技術可使濃縮斑點的寬度達到25微米左右,然后進行電滲析,可將血清蛋白分成二十個很清晰的部分。

標簽:電化學應用領域哪些


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