எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் மின்சாரம்

எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் உள்ள மின்சாரம் எப்போதும் பொருளின் பரிமாற்றத்துடன் தொடர்புடையது. உலோகங்கள் மற்றும் குறைக்கடத்திகளில், எடுத்துக்காட்டாக, மின்னோட்டம் அவற்றின் வழியாக செல்லும் போது பொருள் மாற்றப்படாது, ஏனெனில் இந்த ஊடகங்களில் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் தற்போதைய கேரியர்கள், ஆனால் எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் அவை மாற்றப்படுகின்றன. எலக்ட்ரோலைட்டுகளில், பொருளின் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகள் இலவச கட்டணங்களின் கேரியர்களாக செயல்படுகின்றன, எலக்ட்ரான்கள் அல்லது துளைகள் அல்ல.

பல உலோகங்களின் உருகிய சேர்மங்களும், சில திடப்பொருட்களும் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு சொந்தமானது. ஆனால் தொழில்நுட்பத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் இந்த வகை கடத்திகளின் முக்கிய பிரதிநிதிகள் கனிம அமிலங்கள், தளங்கள் மற்றும் உப்புகளின் அக்வஸ் தீர்வுகள்.

பொருள், எலக்ட்ரோலைட் ஊடகம் வழியாக மின்சாரம் செல்லும் போது, ​​மின்முனைகளில் வெளியிடப்படுகிறது. இந்த நிகழ்வு அழைக்கப்படுகிறது மின்னாற்பகுப்பு… எலக்ட்ரோலைட் வழியாக ஒரு மின்சாரம் செல்லும் போது, ​​பொருளின் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகள் ஒரே நேரத்தில் எதிர் திசைகளில் நகரும்.

எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகள் (அயனிகள்) தற்போதைய மூலத்தின் (அனோட்) நேர்மறை மின்முனைக்கு விரைகின்றன, மேலும் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகள் (கேஷன்கள்) அதன் எதிர்மறை துருவத்திற்கு (கத்தோட்) விரைகின்றன.

அமிலங்கள், தளங்கள் மற்றும் உப்புகளின் அக்வஸ் கரைசல்களில் உள்ள அயனிகளின் ஆதாரங்கள் நடுநிலை மூலக்கூறுகளாகும், அவற்றில் சில பயன்படுத்தப்பட்ட மின் சக்தியின் செயல்பாட்டின் கீழ் பிளவுபடுகின்றன. நடுநிலை மூலக்கூறுகளைப் பிரிக்கும் இந்த நிகழ்வு மின்னாற்பகுப்பு விலகல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, காப்பர் குளோரைடு CuCl2 குளோரைடு அயனிகளாக (எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டவை) மற்றும் தாமிரமாக (நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டவை) அக்வஸ் கரைசலில் விலகும்போது சிதைகிறது.

மின்முனைகள் மின்னோட்ட மூலத்துடன் இணைக்கப்படும்போது, ​​மின்புலம் கரைசலில் உள்ள அயனிகளில் செயல்படத் தொடங்குகிறது அல்லது உருகுகிறது, குளோரின் அயனிகள் நேர்மின்முனைக்கு (நேர்மறை மின்முனை) மற்றும் செப்பு கேஷன்கள் கேத்தோடிற்கு (எதிர்மறை மின்முனை) நகரும்.

எதிர்மறை மின்முனையை அடையும் போது, ​​நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தாமிர அயனிகள் கேத்தோடில் உள்ள அதிகப்படியான எலக்ட்ரான்களால் நடுநிலைப்படுத்தப்பட்டு, கேத்தோடில் டெபாசிட் செய்யப்படும் நடுநிலை அணுக்களாக மாறும். நேர்மறை மின்முனையை அடையும் போது, ​​எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட குளோரின் அயனிகள் நேர்மின்முனையில் நேர்மறை மின்னூட்டத்துடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது ஒவ்வொன்றும் ஒரு எலக்ட்ரானை தானம் செய்கின்றன. இந்த வழக்கில், உருவாகும் நடுநிலை குளோரின் அணுக்கள் ஜோடிகளாக இணைந்து Cl2 மூலக்கூறுகளை உருவாக்குகின்றன, மேலும் குளோரின் அனோடில் வாயு குமிழ்கள் வடிவில் வெளியிடப்படுகிறது.

பெரும்பாலும், மின்னாற்பகுப்பு செயல்முறை விலகல் தயாரிப்புகளின் தொடர்புடன் (இது இரண்டாம் நிலை எதிர்வினைகள் என்று அழைக்கப்படுகிறது), மின்முனைகளில் வெளியிடப்படும் சிதைவு பொருட்கள் கரைப்பானுடன் அல்லது நேரடியாக மின்முனை பொருளுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது. உதாரணமாக, செப்பு சல்பேட்டின் நீர்வாழ் கரைசலின் மின்னாற்பகுப்பை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள் (தாமிர சல்பேட் - CuSO4).இந்த எடுத்துக்காட்டில், மின்முனைகள் தாமிரத்தால் செய்யப்படும்.

செப்பு சல்பேட் மூலக்கூறு பிரிந்து நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட செப்பு அயனி Cu + மற்றும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட சல்பேட் அயனி SO4-ஐ உருவாக்குகிறது. நடுநிலை செப்பு அணுக்கள் கேத்தோடில் திட வைப்புத்தொகையாக வைக்கப்படுகின்றன. இந்த வழியில், இரசாயன தூய செம்பு பெறப்படுகிறது.

சல்பேட் அயனியானது நேர்மறை மின்முனைக்கு இரண்டு எலக்ட்ரான்களை நன்கொடையாக அளித்து நடுநிலை தீவிர SO4 ஆக மாறுகிறது, இது உடனடியாக செப்பு அனோடுடன் (இரண்டாம் நிலை எதிர்விளைவு) வினைபுரிகிறது. அனோடில் உள்ள எதிர்வினை தயாரிப்பு செப்பு சல்பேட் ஆகும், இது கரைசலில் செல்கிறது.

செப்பு சல்பேட்டின் அக்வஸ் கரைசல் வழியாக மின்சாரம் செல்லும் போது, ​​செப்பு அனோட் படிப்படியாக கரைந்து, கேத்தோடில் செம்பு படிகிறது.இந்த வழக்கில், செப்பு சல்பேட்டின் அக்வஸ் கரைசலின் செறிவு மாறாது.

1833 ஆம் ஆண்டில், ஆங்கில இயற்பியலாளர் மைக்கேல் ஃபாரடே, சோதனைப் பணியின் போது, ​​மின்னாற்பகுப்பு விதியை நிறுவினார், அது இப்போது அவருக்குப் பெயரிடப்பட்டது.

மின்னாற்பகுப்பின் போது மின்முனைகளில் வெளியிடப்படும் முதன்மை தயாரிப்புகளின் அளவை தீர்மானிக்க ஃபாரடேயின் சட்டம் உங்களை அனுமதிக்கிறது. சட்டம் பின்வருவனவற்றைக் கூறுகிறது: "மின்னாற்பகுப்பின் போது மின்முனையில் வெளியிடப்படும் பொருளின் நிறை m என்பது மின்னாற்பகுப்பு வழியாகச் சென்ற சார்ஜ் Qக்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும்."

இந்த சூத்திரத்தில் உள்ள விகிதாசார காரணி k என்பது மின்வேதியியல் சமமானதாக அழைக்கப்படுகிறது.

மின்னாற்பகுப்பின் போது மின்முனையில் வெளியிடப்படும் பொருளின் நிறை இந்த மின்முனைக்கு வந்த அனைத்து அயனிகளின் மொத்த வெகுஜனத்திற்கு சமம்:

ஃபார்முலாவில் சார்ஜ் q0 மற்றும் ஒரு அயனியின் நிறை m0 உள்ளது, அதே போல் எலக்ட்ரோலைட் வழியாகச் சென்ற சார்ஜ் Q ஆகியவை உள்ளன. N என்பது மின்பகுளின் வழியாக மின்னோட்டத்தை வந்தடைந்த அயனிகளின் எண்ணிக்கை.எனவே, அயனி m0யின் நிறை மற்றும் அதன் மின்னூட்டம் q0 விகிதமானது k க்கு சமமான மின்வேதியியல் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு அயனியின் மின்னூட்டமானது, பொருளின் வேலன்ஸ் மற்றும் அடிப்படை மின்னூட்டத்தின் பெருக்கத்திற்கு எண்ரீதியாக சமமாக இருப்பதால், இரசாயனச் சமமானதை பின்வரும் வடிவத்தில் குறிப்பிடலாம்:

எங்கே: Na என்பது அவகாட்ரோவின் மாறிலி, M என்பது பொருளின் மோலார் நிறை, F என்பது ஃபாரடேயின் மாறிலி.

உண்மையில், ஃபாரடே மாறிலி என்பது எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள மோனோவலன்ட் பொருளின் ஒரு மோலை விடுவிக்க எலக்ட்ரோலைட் வழியாக செல்ல வேண்டிய கட்டணத்தின் அளவு என வரையறுக்கப்படுகிறது. ஃபாரடேயின் மின்னாற்பகுப்பு விதி பின் வடிவம் பெறுகிறது:

மின்னாற்பகுப்பு நிகழ்வு நவீன உற்பத்தியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, அலுமினியம், தாமிரம், ஹைட்ரஜன், மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு ஆகியவை மின்னாற்பகுப்பு மூலம் தொழில்துறையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. பல உலோகங்கள் தாதுக்களில் இருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்டு மின்னாற்பகுப்பு (மின்சுத்திகரிப்பு மற்றும் மின் பிரித்தெடுத்தல்) மூலம் செயலாக்கப்படுகின்றன.

மேலும், மின்னாற்பகுப்புக்கு நன்றி, இரசாயன மின்னோட்ட ஆதாரங்கள்… மின்னாற்பகுப்பு கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு (எலக்ட்ரோஎக்ஸ்ட்ராக்ஷன், எலக்ட்ரோகோகுலேஷன், எலக்ட்ரோஃப்ளோட்டேஷன்) பயன்படுத்தப்படுகிறது. பல பொருட்கள் (உலோகங்கள், ஹைட்ரஜன், குளோரின் போன்றவை) மின்னாற்பகுப்பு மூலம் பெறப்படுகின்றன மின்முலாம் மற்றும் மின்முலாம் பூசுவதற்கு.

மேலும் பார்க்க:நீரின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி - தொழில்நுட்பம் மற்றும் உபகரணங்கள்