Technické využití elektrolýzy aneb O článcích, galvanostegii, korozi a jiném

1. Snímka 1

TECHNICKÉ VYUŽITÍ
ELEKTROLÝZY
aneb
O článcích, galvanostegii, korozi a jiném
PaedDr. Jozef Beňuška
[email protected]

2. Snímka 2

Chemické změny probíhající na elektrodách je možné
v praxi využít různým způsobem:
1. galvanické články,
2. elektrometalurgie,
3. galvanostegie,
4. elektrolytický kondenzátor,
5. zábrana před vlhnutím zdiva,
6. koroze, atd.

3. Snímka 3

1. Galvanické články
Ponoříme-li kovovou elektrodu do vodného roztoku soli
téhož kovu, do roztoku vstupují z kovu další ionty.
Zn
- +
-+
+
- ++- +
-+ ++
+
+- +- +-+ +
ZnSO4 Zn2+ + SO42-
Na rozhraní kovu a roztoku vznikne elektrická dvojvrstva,
které přísluší elektrické napětí.

4. Snímka 4

1. Galvanické články
Ponoříme-li kovovou elektrodu do vodného roztoku soli
téhož kovu, z roztoku se na kov vylučují ionty.
Cu
++
+
-
+
+
+
-+
-+
+
-+
+-
+
-+
-+
CuSO4 Cu2+ + SO42-
-+
-
Na rozhraní kovu a roztoku vznikne elektrická dvojvrstva,
které přísluší elektrické napětí.

5. Snímka 5

1. Galvanické články
Ue
Zn
Cu
+
- - +
-
+ +
-
+
- - +
-
+ +
-
+
- - +
-
+ +
-
+
- - +
-
+ +
-
+
- - +
-
+ +
-
+
- - +
-
+ +
-
+
+
-
-
Mezi elektrodami z chemicky různých materiálů ponořenými v elektrolytu je elektrické napětí.

6. Snímka 6

1. Galvanické články
Galvanický článek
- je zdroj stejnosměrného napětí, který se skládá
z elektrolytu a dvou chemicky různých elektrod.

7. Snímka 7

Stahy svalstva při doteku
dvěma různými kovy
Luigi Galvani (1737-1798), italský lékař a přírodovědec

8. Snímka 8

1. Galvanické články - Daniellův článek
Ue ÷ 1,1V
Zn
-
vodný roztok
ZnSO4
Cu
+
vodný roztok
CuSO4

9. Snímka 9

1. Galvanické články - polarizační článek
V
K
-
+
-
A
+
Produkty elektrolýzy mění povrch elektrod.

10. Snímka 10

1. Galvanické články - polarizační článek
V
K
-
+
-
A
+
Odpojíme-li zdroj napětí, obvodem prochází proud
opačného směru.

11. Snímka 11

1. Galvanické články - polarizační článek
Elektrody se při elektrolýze polarizují.
Elektromotorické napětí vzniklé polarizací elektrod,
tzv. polarizační napětí, má opačnou polaritu než napětí
zdroje původně zapojeného na elektrody.
Horní hranice polarizačního napětí je rozkladné napětí.

12. Snímka 12

1. Galvanické články - polarizační článek
Voltův článek (Ue= 1V):
- Zn (H SO +H O) Cu+
2
4
2
Elektrolýzou vzniká polarizační článek s
elektromotorickým napětím opačné polarity.
+Zn (H SO +H O) H 2
4
2
2

13. Snímka 13

Sestrojil první zdroj dlouhotrvajícího elektrického proudu
Allesandro Volta (1745-1827), italský fyzik

14. Snímka 14

1. Galvanické články - suchý článek
Leclancheův článek (Ue= 1,5 V):
Složení:
- uhlíková tyčka s mosaznou čepičkou,
- salmiak (NH4Cl) zahuštěný škrobovým mazem,
- zinková nádoba tvaru válečku.

15. Snímka 15

1. Galvanické články - suchý článek
Plochá baterie
- tři suché články spojeny za sebou.

16. Snímka 16

1. Galvanické články - akumulátor
Je to polarizační článek, který se stává zdrojem napětí
po průchodu proudu elektrolytem.
Pb
Pb
H+
SO42-
H+
Ponořením olověných elektrod do zředěné H2SO4 se na
elektrodách utvoří vrstvičky PbSO4.

17. Snímka 17

1. Galvanické články - akumulátor
Nabíjení
+ -
-
+
Pb
Pb
H+
SO42-
H+
Anoda: PbSO 4 SO 2H 2O PbO 2 2H 2SO4
24
Katoda:
PbSO4 2H Pb H 2SO4

18. Snímka 18

1. Galvanické články - akumulátor
Vybíjení
-
+
Pb
Pb
H+
SO42-
H+
Anoda: PbO2 2H H 2SO4 PbSO4 2H 2O
Katoda:
Pb SO PbSO4
24

19. Snímka 19

1. Galvanické články - akumulátorová baterie
Akumulátorová baterie - jsou akumulátory spojeny
za sebou.
55 A.h
Kapacita akumulátoru - celkový náboj Q (A.h), který
akumulátor může vydat při vybíjení .

20. Snímka 20

2. Elektrometalurgie
Je odbor zabývající se získáváním kovů z roztoků
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
Vana z uhlíku naplněna směsí bauxitu a kryolitu. Průchodem proudu se směs taví a na dně se usazuje čistý hliník.

21. Snímka 21

3. Galvanostegie (galvanické pokovování)
Je odbor zabývající se pokovováním kovových předmětů
elektrolytickým způsobem.
+
-
Cu
SO42Cu2+
Předměty, které se mají pokovovat, tvoří katodu.

22. Snímka 22

3. Galvanostegie (galvanické pokovování)

23. Snímka 23

4. Elektrolytický kondenzátor
V hliníkové nádobě je elektrolyt, do něhož je ponořená
hliníková elektroda.
+
+
Al
+
-
Průchodem proudu se na elektrodě utvoří vrstva Al2O3.
Ten je izolantem mezi elektrodami. Vznikl kondenzátor.

24. Snímka 24

5. Zábrana před vlhnutím zdiva
Ve stavebních materiálech jsou kapiláry, jimiž voda
vzlíná ze základů stavby a zvlhčuje stěny.
dioda
220V
30V
Elektrolyt v kapilárách se elektrolýzou rozkládá, částečkami
soli se kapiláry zaplní. Kyslík a vodík vzniklý při elektrolýze vyprchává ze stěny a urychluje její vysoušení.

25. Snímka 25

6. Koroze
Porušení povrchu kovu chemickým nebo elektrochemickým působením.
Nejčastějším typem koroze je oxidace kovů účinkem
vzdušného kyslíku a vlhkostí vzduchu.
Kov, který tvoří anodu se naleptává.