Chlor-Alkali-Elektrolyse < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 17:58 Mo 16.06.2008 | | Autor: | es_kleen |
ich muss ein referat zur chlor-alkali-elekrtolyse und zur kupferraffination halten. habt ihr tipps an mich was ich im referat auf jeden fall erwähnen sollte? sowas wie vor- und nachteile dieses verfahren,.....
und weiß jemand was membranverfahren überhaupt heißt?
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 14:25 Di 24.06.2008 | | Autor: | es_kleen |
meine lehrerin meinte ich solle irgendwas von überspannung erzählen bezüglich der elektrolyse?? weiß jemand was sie damit meint?
und eine elektrolyse kann man doch ganz allgemein sagen ist sowas sie ein galvanisches element, nur das es keinen strom porduiziert, sondern damit etwas reagiert, muss man strom dazu geben, oder?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 14:47 Di 24.06.2008 | | Autor: | ardik |
Hallo es_kleen,
> meine lehrerin meinte ich solle irgendwas von überspannung
> erzählen bezüglich der elektrolyse?? weiß jemand was sie
> damit meint?
Vielleicht hilft Dir ![[]](/images/popup.gif) diese Seite etwas weiter.
> und eine elektrolyse kann man doch ganz allgemein sagen
> ist sowas sie ein galvanisches element, nur das es keinen
> strom porduiziert, sondern damit etwas reagiert, muss man
> strom dazu geben, oder?
Ja, flapsig gesagt: Galvanisches Element rückwärts.
Dann muss man die Spannung natürlich entgegengesetzt der Spannung anlegen, die das galv. Element selbst erzeugt. Man könnte sie auch in derselben Richtung anlegen, dann würde man lediglich die "normale" chem. Reaktion des Elements beschleunigen.
Wenn man also eine Spannung entgegengesetzt zur Spannung des galv. Elements anlegt, dürfte einleuchtend sein, dass man eine Spannung anlegen muss, die höher als die des galv. Elements ist, damit überhaupt eine Elektrolyse stattfindet. Es genügt aber nicht, gerade eben genausoviel (oder wenig mehr) Spannung anzulegen. Aus bestimmten Gründen (die ich nicht erläutern kann), ist eine deutlich höhere Spannung nötig, damit die Elektrolyse abläuft. Diese zusätzliche Spannungsdifferenz ist die "Überspannung".
(Wenn ich das alles richtig im Kopf habe...)
Schöne Grüße
ardik
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:07 Di 24.06.2008 | | Autor: | es_kleen |
also werden die elemente durch die überspannung sozusagen gezwungen in den stabileren zustand über zu gehen oder ich weiß immer noch nicht genau was eine überspannung ist und ob es bei der chlor alkali elektrolyse überhaupt eine überspannung gibt?
|
|
|
| |
|
Hallo es_kleen,
> also werden die elemente durch die überspannung sozusagen
> gezwungen in den stabileren zustand über zu gehen oder ich
> weiß immer noch nicht genau was eine überspannung ist und
> ob es bei der chlor alkali elektrolyse überhaupt eine
> überspannung gibt?
Ja, bei der Chlor-Alkali-Elektrolyse gibt es eine Überspannung, sowohl beim Diaphragma-Verfahren, als auch - besonders ausgeprägt - beim Amalgam-Verfahren.
Das steht alles in dem Wikipedia-Link, den ardik dir gegeben hat.
Beim Amalgam-Verfahren könnten theoretisch 2 Reaktionen an der Quecksilberkathode ablaufen:
1.) [mm] $2H^{+}+2e^{-} \to H_2$
[/mm]
2.) [mm] $Na^{+}+e^{-}\to [/mm] Na$
Was geschieht nun wirklich? Die Salzlauge hat einen pH von 11, ist also alkalisch.
Für die Protonenreduktion gemäß 1.) würde dann nach der Nernst-Gleichung gelten:
$E=-(E°-0,059V*pH)=0,059V*11=+0,649V$
Dazu muss man aber noch die Überspannung von Wasserstoff an Quecksilber berücksichtigen, welche bei pH=11 einen Wert von +1,201V hat. Das macht in summa also eine aufzubringende Spannung von 1,85 V um Protonen an einer Quecksilberkathode zu Wasserstoff zu reduzieren.
Die Überspannung ist ein rein kinetisches Phänomen; sozusagen der "Widerwille" des Wasserstoffs am spezifischen Elektrodenmaterial Quecksilber zu entstehen. Würdest Du das Qecksilber gegen platiniertes Platin austauschen, so wäre die Überspannung dort fast Null.
Betrachten wir nun die 2.) Alternative: die Reduktion von Natriumkationen zu Natrium. Dafür wären +2,71V aufzubringen. Es läuft aber noch eine exergone Zwischenreaktion ab, welche die aufzubringende Spannung für die Natriumreduktion reduziert: die Amalgambildung zwischen Natrium und Quecksilber:
[mm] $Na^{+}+e^{-}\to [/mm] Na$ E°=2,71V
[mm] $Na+xHg\to Na*Hg_x$ [/mm] E°=-0,91V
----------------------------------
[mm] $Na^{+}+e^{-}+xHg\to Na*Hg_x$ [/mm] E=1,80V
Bei der Elektrolyse findet nun die Reaktion mit der niedrigeren Spannung statt, wodurch Natriumamalgam entsteht - welches dann separat in einem speziellen Zersetzer mit Wasser zu Natronlauge und Wasserstoff zersetzt wird. Dadurch ist die Entstehung des Wasserstoffgases räumlich getrennt von der Entstehung des Chlorgases und die Gefahr der Entstehung von Chlorknallgas ist reduziert.
LG, Martinius
|
|
|
|
