Lílóye Electrolysis àti Àwọn Àpẹẹrẹ
Lílóye Electrolysis
Electrolysis jẹ́ ìlànà kẹ́míkà kan tí ó ń lo ìṣàn tààrà (DC) láti wakọ ìṣe kẹ́míkà tí kìí ṣe láìròtẹ́lẹ̀. Ọ̀rọ̀ náà "electrolysis" wá láti inú àwọn ọ̀rọ̀ Gíríìkì náà "electro," tí ó túmọ̀ sí iná mànàmáná, àti "lysis," tí ó túmọ̀ sí ìpínyà. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, electrolysis jẹ́ ìlànà pípín àdàpọ̀ kẹ́míkà kan sí àwọn èròjà rẹ̀ nípa lílo iná mànàmáná.
Àwọn ìṣesí kẹ́míkà tí ó ń ṣẹlẹ̀ nínú electrolysis kì í ṣẹlẹ̀ nípa ti ara wọn, wọ́n sì nílò agbára iná mànàmáná láti ṣẹlẹ̀. A sábà máa ń lo electrolysis ní onírúurú iṣẹ́, títí bí iṣẹ́ irin, iṣẹ́ kẹ́míkà, àti ṣíṣe irin.
Ilana Iṣiṣẹ ti Electrolysis
Ẹ̀rọ itanna nilo awọn eroja pataki mẹta: elekitiroli, katodi, ati anodi kan.
1. Àwọn elektroliti jẹ́ àwọn ohun tí ó ní àwọn ion ọ̀fẹ́ tí wọ́n sì lè ṣe ìṣàn iná mànàmáná. Àwọn elektroliti lè jẹ́ olomi tàbí omi èyí tí ó ní àwọn ion wọ̀nyí nínú.
2. Katode ni elekitirodu (oludari ina) nibiti idinku waye, eyini ni gbigba awọn elekitironu nipasẹ awọn ions tabi awọn molikula.
3. Anode ni elekitirodu nibiti oxidation ti waye, eyini ni itusilẹ awọn elekitironi nipasẹ awọn ions tabi awọn molikula.
Nígbà tí iná mànàmáná bá ń ṣàn kọjá electrolyte kan, àwọn ion nínú electrolyte náà ń lọ sí electrode pẹ̀lú agbára ìdènà kejì. Àwọn ions rere (cations) ń lọ sí cathode, nígbà tí àwọn ions negative (anions) ń lọ sí anode. Èyí ń fa kí ìṣesí kẹ́míkà kan wáyé ní electrode méjèèjì.
Awọn Iṣe Redox ninu Electrolysis
Ìlànà electrolysis náà ní ìṣe redox (reduction-oxidation). Ní cathode, ìṣe idinku kan wáyé, níbi tí àwọn ions ti gba àwọn elekitironi láti ṣẹ̀dá ohun tuntun kan. Ní anode, ìṣe oxidation kan wáyé, níbi tí àwọn ions ti tú àwọn elekitironi jáde láti ṣẹ̀dá ohun tuntun kan.
Àpẹẹrẹ Ìbáṣepọ̀ Iṣe Elektrolisisi
Àpẹẹrẹ kan tó rọrùn ni electrolysis ti omi (H₂O). Àwọn ìgbésẹ̀ ìṣesí tó ń ṣẹlẹ̀ nìyí:
1. Ìṣàn omi ionization:
\[2H₂O(l) \ofa ọtun 2H⁺(aq) + 2OH⁻(aq)\]
2. Ìhùwàpadà ní Katode:
\[2H⁺(aq) + 2e⁻ \ọ̀tún H₂(g)\]
3. Ìdáhùn sí Anode:
\[4OH⁻(aq) \arrow O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻\]
Ni gbogbogbo, isejade elekitirolisisi omi yii n mu gaasi hydrogen (H₂) jade ni katode ati gaasi atẹgun (O₂) ni anode.
Àwọn Àpẹẹrẹ Lílo Electrolysis
1. Ṣíṣe àtúnṣe irin
A nlo electrolysis lati nu awon irin bi bàbà. Ninu ilana yii, apa kan ti bàbà ti ko ni idoti nsise bi anode, apa kan ti bàbà ti ko ni idoti nsise gege bi katode. Elekitiroli ti a lo je ojutu copper sulfate (CuSO₄).
Ilana naa jẹ bi atẹle:
– Ní anode, a máa ń sọ bàbà aláìmọ́ di àánù bàbà (II) tí ó ń yọ́ nínú electrolyte:
\[Cu(s) \a ọfà Cu²⁺(aq) + 2e⁻\]
– Àwọn ion bàbà wọ̀nyí yóò wá lọ sí cathode, níbi tí wọ́n ti dínkù tí wọ́n sì so mọ́ cathode náà:
\[Cu²⁺(aq) + 2e⁻ \arrow Cu(s) \]
Àbájáde rẹ̀ ni pé bàbà mímọ́ tí a kó sórí katódì náà yóò dínkù díẹ̀díẹ̀ lórí áódì náà.
2. Ìṣẹ̀dá Gaasi Chlorine àti Sodium Hydroxide
Ilana chlor-alkali jẹ ọna ti a lo lati ṣe agbejade gaasi chlorine (Cl₂) ati sodium hydroxide (NaOH) nipasẹ electrolysis ti ojutu sodium chloride (NaCl).
Ìlànà náà ní ìṣesí kan nínú atẹle:
– Ní katode, àwọn ion sodium (Na⁺) àti omi ni a máa dínkù láti mú kí gáàsì hydrogen (H₂) àti àwọn ion hydroxide (OH⁻) jáde:
\[2H₂O(l) + 2e⁻ \ọ̀tún H₂(g) + 2OH⁻(aq)\]
– Ní anode, àwọn ion kiloraidi (Cl⁻) ń gba ìfọ́sídì láti ṣe gaasi chlorine (Cl₂):
\[2Cl⁻(aq) \ọtun Cl₂(g) + 2e⁻\]
Àbájáde ìkẹyìn ni gáàsì hydrogen ní katódì àti gáàsì chlorine ní anode, àti omi sodium hydroxide tí a ṣẹ̀dá nínú electrolyte.
3. Ìfìhàn Elektroplating
Ìmọ́lẹ̀ lílo electrolysis jẹ́ ìlànà fífi irin kan bo ara rẹ̀ mọ́ ara rẹ̀ nípa lílo electrolysis. Àwọn àpẹẹrẹ tí ó wọ́pọ̀ ni fífi fàdákà tàbí wúrà bo àwọn ohun ọ̀ṣọ́ ilé tàbí àwọn ohun èlò ilé.
Ilana electroplating naa waye bi atẹle:
– Ohun tí a fẹ́ fi bo (fún àpẹẹrẹ, òrùka) ni a ń lò gẹ́gẹ́ bí katódì.
– A máa ń lo irin tí a fi ń bò nǹkan (fún àpẹẹrẹ, fàdákà tàbí wúrà) gẹ́gẹ́ bí anodu.
– Elektrolyt jẹ́ omi tí ó ní ion irin tí a fi bo (fún àpẹẹrẹ, omi nitrate fadaka AgNO₃).
Nígbà tí a bá ń lo electrolysis, àwọn ion irin láti inú anode máa ń yọ́ nínú electrolyte náà, lẹ́yìn náà wọ́n á lọ sí cathode, níbi tí wọ́n ti dínkù tí wọ́n sì máa ń so mọ́ ohun tí wọ́n fẹ́ fi bo.
4. Iṣelọpọ Aluminiomu
A tun lo electrolysis ninu isejade aluminiomu lati inu ore bauxite ninu ilana ti a mọ si ilana Hall-Héroult.
– Bauxite tí ó ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ oxide aluminiomu (Al₂O₃) ni a kọ́kọ́ yí padà sí alumina mímọ́ (Al₂O₃).
– Lẹ́yìn náà, a óò yọ́ alumina náà nínú cryolite tí ó yọ́ (Na₃AlF₆) a óò sì yọ́ ọ sínú sẹ́ẹ̀lì pàtàkì kan.
– Ni katode, awọn ions aluminiomu dinku:
\[Al³⁺ + 3e⁻ \ọtuntarrow Al\]
– Ní anode, afẹ́fẹ́ oxygen láti inú oxide aluminiomu ni a ń sọ di oxidized ó sì ń ṣe afẹ́fẹ́ oxygen:
\[2O²⁻ \ọtunta O₂ + 4e⁻\]
Ipari
Ẹ̀rọ itanna jẹ́ ìmọ̀-ẹ̀rọ tí ó ní àwọn ohun pàtàkì nínú iṣẹ́-ajé àti ìgbésí ayé ojoojúmọ́. Láti ìtúnṣe irin àti ìṣelọ́pọ́ àwọn kẹ́míkà pàtàkì bíi chlorine àti sodium hydroxide, sí àwọn ọ̀nà electroplating fún ṣíṣe ẹwà àti dídáàbòbò àwọn ohun èlò irin, àwọn àǹfààní electrolysis pọ̀ gan-an.
Lílóye àwọn ìlànà ìpìlẹ̀ ti electrolysis jẹ́ ìgbésẹ̀ pàtàkì nínú ṣíṣe àwárí onírúurú ọ̀nà àti ìlò tí a lè lò ní onírúurú ẹ̀ka ìmọ̀-ẹ̀rọ àti ilé-iṣẹ́. Pẹ̀lú ìlọsíwájú ìmọ̀-ẹ̀rọ nígbà gbogbo, a retí pé ìlànà electrolysis yóò máa tẹ̀síwájú láti dàgbàsókè àti láti pèsè àwọn àǹfààní púpọ̀ sí i fún aráyé.
