Proiect realizat de: Elena Iana, Stan Aida, Vlad Ingrid, Dumitru Camelia, Zamfir Cristina,Olteanu Denisa

Reactii REDOX

Oxido-reducerea(REDOX) este o reactie ce are loc cu transfer de electroni intre speciile atomice.Substantele ce prezinta proprietatea de a oxida alte substante se numesc agenti oxidanti(acestea indeparteaza electroni din alte substante).In mod similar, substantele ce prezinta proprietatea de a reduce alte substante se numesc agenti reducatori(transfera electroni unei alte specii chimice).

Oxidarea reprezinta procesul ce are loc cu cedare de electroni,iar reducerea decurge cu acceptare de electroni.Reactiile redox au loc cu schimbarea numarului de oxidare a speciilor chimice implicate.Astfel oxidarea decurge cu cresterea acestuia,iar reducerea are loc cu scaderea lui.

EXEMPLU-oxidarea sodiului cu sulf

2Na+SNa2S

Doi atomi de sodiu ,fiecare avand un unic electron de valenta slab atras de catre nucleu,cedeaza electronul de pe stratul exterior pentru a completa stratul exterior al atomului de sulf.Fiecare atom de sodiu este ulterior oxidat,rezultand ioni pozitivi de Na+,in timp ce atomul de sulf este redus la un ion negativ S2-.Acesti ioni cu sarcini electrice opuse se combina,rezultand o molecula de sulfat de sodiu.

Numarul de oxidare se defineste ca suma sarcinilor pozitive si negative ale unui atom, care indica indirect numarul de electroni pe care atomul i-a acceptat sau cedat.Prin cedarea unui electron, se obtine un ion cu sarcina pozitiva(cation),A+,despre care spunem ca este un ion monopozitiv;numarul sau de oxidare este +1.Daca atomul accepta un electron, se obtine un ion mononegativ,A-.De asemenea, atomul poate ceda un numar mai mare de electroni, rezultand ioni dipozitivi,tripozitivi,etc.In acelasi mod, poate accepta un numar mai mare de electroni,obtinandu-se ioni dinegativi,trinegativi,etc.

Cand se scriu reactii chimice,urmatoarele reguli permit obtinerea numarului de oxidare pe care il prezinta fiecare element: La atomii care împart un electron, se consideră că atomul cu o electronegativitate mai mare acceptă electronul şi celălalt îl cedează. Dacă atomii sunt egali, se consideră că electronul este împărţit. Câteodată, nu este clar ce număr de oxidare au ionii unei molecule. De exemplu, în molecula de Cr(OH)3, nu ni se indică nici un număr de oxidare, dar există o legătură ionică. Din acest motiv, există câteva reguli ce ajută în determinarea numărului de oxidare al fiecărui ion: Numarul de oxidare al atomilor neutri este egal cu zero. In moleculele neutre,suma numerelor de oxidare ale elementelor ce o formeaza da zero. Flourul are intotdeauna numarul de oxodare -1, deoarece vorbim despre un atom foarte electronegativ. Oxigenul tinde sa aiba un singur numar de oxidare si anume -2,dar exista si unele exceptii(in apa oxigenata, de exemplu,oxigenul are numarul de oxidare -1). Elementele din prima grupa a sistemului periodic au numarul de oxidare +1, cele din grupa a doua, +2, iar cele din grupa a treia, +3.Halogenii au in mod normal numarul de oxidare -1,cu exceptia cazului in care se combina cu atomi asa de electronegativi ca si ei cum ar fi oxigenul sau alti halogeni.Hidrogenul are numarul de oxidare +1,dar nu si atunci cand formeaza hidruri metalice.

OXIDAREA si REDUCEREA

Oxidarea-procesul prin care un atom sau un ion isi mareste valenta pozitiva sau isi micsoreaza valenta negativa ca urmare a pierderii unui anumit numar de electroni.

Na0Na+ +1e-

Fe2+Fe3+ +1e-

Procesul decurge in prezenta unui reactant capabil sa capteze electronii pierduti (deci care are un caracter oxidant) si care in acest proces se reduce.Este bine de retinut faptul ca nu numai reactia de combinare cu oxigenul este o reactie de oxidare,ci orice proces care are loc cu cedare de electroni si cu marirea numarului de oxidare.Ex:2Al0 +3SAl2+3S3

Al0 Al+3+3e- atomii de aluminiu participa la procese de oxidare

Vom studia reactia de oxidare a magneziului:

Mg+1/2O2 MgO

Atomul de magneziu cedeaza 2 electroni atomului de oxigen,trecand in ion de magneziu si marindu-si numarul de oxidare de la 0 la +2.

MgMg2+ +2e-Reducerea este fenomenul invers oxidarii si trebuie si aici sa tinem cont de faptul ca nu numai reactiile ce au loc cu micsorarea continutului in oxigen sunt reactii de reducere,ci orice proces ce are loc cu acceptare de electroni si cu micsorarea numarului de oxidare.

Ex:2KI+Cl20 2KCl-1 +I2

Cu2+ Cu0 -2e- atomii de clor participa la procese de reducere

Procesele de reducere si de oxidare nu pot fi separate.Electronii cedati de un atom sunt acceptati de un alt atom.De aceea,un proces de oxidare este intotdeauna cuplat cu unul de reducere.

Majoritatea reactiilor intalnite in chimia anorganica,precum si in cea organica sunt de oxido-reducere,multe dintre ele avand si aplicatii practice,in cea mai mare parte, in industrie.

Etapele stabilirii coeficienţilor redox: Se notează ecuaţia reacţiei chimice. Se stabilesc N.O. ( numerele de oxidare ) pentru

fiecare element conform regulilor prezentate anterior. Se stabilesc elementele care îşi modifică numerele de

oxidare şi se notează separat transformările acestora stabilindu-se procesele de oxidare ( agent reducător ) şi reducere ( agent oxidant ).

Se realizează transferul de electroni cedaţi ( oxidare ) şi acceptaţi ( reducere ) şi se egalează prin înmulţire(dacă e cazul).

Se notează coeficienţii prin verificarea fiecărui element chimic.

AplicaţieScrierea ecuaţiei reacţiei redox şi stabilirea

numerelor de oxidare:Cu0 + H+1

2S+6O-24 → Cu+2S+6O-2

4 + S+4O-22 +

H+12O-2

Scrierea proceselor redox:Cu0 -2e- →Cu+2 oxidare, agent reducătorS+6 + 2e- →S+4 reducere, agent oxidant

Egalarea ecuaţiei redox:Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

Aplicaţie: Scrierea ecuaţiei reacţiei redox şi stabilirea

numerelor de oxidare:H+1N+5O-2

3 + P04 + H+1

2O-2 → H+13P+5O-2

4 + N+2O-2

Scrierea proceselor redox:3| P0

4 -5e- . 4 → 4.P+5 oxidare, agent reducător 20| N+5 +3e- →N+2 reducere, agent oxidant

Egalarea ecuaţiei redox:20HNO3 + 3P4 + 8H2O → 12H3PO4 + 20NO

In reactiile redox pot participa ca agenti oxidanti si reducatori diferite specii chimice: atomi, ioni, molecule, etc. Ca urmare a transferului de electroni are loc modificarea starilor de oxidare ale unor elemente din compusii participanti la reactie.

Reducatori pot fi: Metalele precum Fe, Al, Mg, Ca, Na, K, care au tendinta de a se transforma

in ioni pozitivi; Nemetalele slab electronegative (C, P, Si); Cationii metalici cu numere inferioare de oxidare (Fe2+, Cr2+); Compusii nemetalelor cu numere de oxidare mici(P3-, N3-,S2-,Cl-,Br-,I-,etc);

Oxidanti pot fi: Halogenii in forma moleculara; Oxigenul si Ozonul; Acizii oxigenati si sarurile lor continand elemente cu numere de oxidare

mari; Compusii oxigenati ai halogenilor; K2Cr04, K2Cr07, KMnO4, K2FeO4; HNO3, H2SO4; Ionii metalici cu numere de oxidare superioare(Fe3+, Au3+, Hg2+, etc);

Elementul galvanicPilele electrochimice (sau pilele galvanice)

sunt sisteme in care energia chimica este transformata in energie electrica.

Componente: 2 electrozi (doua semicelule); punte de sare; voltmetru; conductor metalic exterior;

Electrodul: la nivelul lui are loc oxidarea (in cazul anodului) sau reducerea (in cazul catodului). Combinarile dintre metalele care

sunt folosite drept electrozi sunt date de seria de reactivitate

Puntea de sare : are rolul de a asigura neutralitatea solutiilor sarurilor celor doua metale care joaca rol de electrozi.

masa electrodului de Zn scade; concentratia ionilor Zn2+ in solutie creste; ionii Cl- (din puntea de sare) se orienteaza

spre aceasta semicelula spre a compensa nivelul ridicat al sarcinilor pozitive

Catodul-electrodul de Cumasa placutei de Cu creste; concentratia ionilor sulfat (SO4) 2- din solutie

creste; ionii K+ din puntea de sare se orienteaza spre

aceasta semicelula spre a compensa nivelul ridicat al sarcinilor negative;

Voltmetru: demonstreaza diferenta de

potential dintre cele doua semicelule. Conductorul metalic exterior: asigura

transportul electronilor intre cele doua semicelule.

Cine a descoperit pilele galvanice? În 1780, Luigi Galvani(1737-1798) a

descoperit că atunci când două metale diferite (cupru şi de zinc, de exemplu) se conectează şi apoi ambele ating diferitele părţi ale unui nerv al unui picior broască, în acelaşi timp,atunci ele fac contractul cu picior. El a numit aceasta energie “energie electrică animalică”.

O pila galvanica folosita pe scara larga este bateria cu mercur. Poate lua forma unui disc mic si plat si este folosita în aceasta forma în aparate pentru auz, celule fotoelectrice si ceasuri de mana electrice.Electrodul negativ este din zinc, cel pozitiv din oxid de mercur, iar

electrolitul este o solutie de hidroxid de potasiu.

Bateria de mercur produce circa 1.34V

Bateria de acid cu plumb Acumulatorul care poate fi reincarcat prin

inversarea reactiei chimice, a fost inventat in 1859 de fizicianul francez Gaston Plante.

Bateria lui Plante era una din acid de plumb, un tip larg folosit astazi.

Bateria de acid de plumb, care consta in trei sau sase baterii conectate in serie, este folosita la automobile, camioane si alte vehicule, marele ei avantaj este ca poate transmite un curent puternic de electricitate pentru a porni un motor, insa se descarca repede.

-este un proces fizic care constă din ciocnirea nucleilor atomici între ei, sau cu o particulă elementară rezultând astfel o reacție de fuziune sau fisiune nucleară prin formarea unor atomi noi cu proprietăți diferite de atomii inițiali.

-Prin această reacție de dezintegrare și transformare atomică, vor fi eliberate particule elementare, energie luminoasă, calorică și sub formă de radiații.

-In imagine se poate vedea reacția de dezintegrare declanșată prin ciocnirea unui nucleu de deuteriu și litiu.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Li6-D_Reaction.png

Reactii redox in bioenergetica:Mecanismele de transfer ale energiei in celule sunt componente ale

cailor metabolice ale celulelor ce pot fi impartite in anabolice sau sinteza si catabolice sau de descompunere. Reactiile anabolice implica o crestere in structura biologica, iar cea de-a doua lege a termodinamicii are o crestere in entropia sistemului, este nevoie de energie. In contrast, reactiile catabolice implica o crestere a entropiei si o eliberare de energie.

Prin urmare este posibila directa legare a reactiilor anabolice si catabolice in organism. Atata timp cat energia eliberata prin catabolism este mai mare ca cea consumata prin anabolism, cea de-a doua lege este indeplinita. Dar in majoritatea reactiilor biologice cele doua aspecte (anabolismul si catabolismul) nu sunt legate direct si in loc de energie multa este utilizata cea intermediara. Deci caile catabiloce genereaza metaboliti (amino-acizi, acizi grasi-glucoza-zahar) si energii mari intermediare ce sunt cu totii folositi in anabolism. Energia compusilor fosfati si energia transferului electronilor sunt doua forme de mare energie intermediara generata de reactiile catabolice.

O forma de energie intermediara puternica comuna in metabolism este potentialul de transfer al electronilor sau potentialul de reducere al compusilor. Potentialul de reducere este reprezentat cu E0 ; potential de transfer al electronilor este o masura a afinitatii compusilor pentru electroni. Un potential de reducere negativ inseamna o mai mica afinitate a compusului pentru electroni si acestia sunt transferati de la compusii cu afinitate mica la cei cu afinitate mai pronuntata .

Sunt mai multi termeni importanti ce vor fi frecvent folositi pentru a ne referi la transferul de electroni. Un compus organic redus sau reducator are electroni (i) liberi pentru transfer, deci poate fi considerat un agent reducator. Un agent organic oxidat sau oxidant poate accepta electroni (i), deci este un agent oxidant.

Oxidarea se refera la cedarea de electroni: Fe(2+) Fe(3+) +e- reducerea se refera la acceptarea de electroni: Fe(3+) +e- Fe(2+).

Dupa definitie numai un compus redus poate fi oxidat si numai unul oxidat poate fi redus. In reactiile biologice nu exista surse sau scaderi electronice; prin urmare cand un compus este redus, altul trebuie sa fie oxidat. Reactiile ce implica transfer de electroni in perechi sunt reactii redox.

Prin definitie, reactia de reducere a 2H(+) + 2e- H2 la 1 M si 25 C are potentialul standard E = 0mV. Din acest motiv electrodul de H2 este folosit pentru a masura potentialele diferitelor celule galvanice.

Electroni pot sa circule intre cele doua celule galvanice prin intermediul puntii de sare (K,NaNO3, etc.) si daca proba A are o mica afinitate pentru e decat H2, e vor circula de la proba de referinta, iar un voltmetru va indica potentialul de reducere a probei A ca fiind negativ (E0<0 mV). Invers, daca proba A are o mai mare afinitate pentru e decat H, e vor circula de la H2 de referinta la proba, iar in acest caz E0>0mV. Asadar un potential standard redox pozitiv inseamna o mai mare afinitate pentru e ce trebuie sa circule de la afinitate mica la una mare ceea ce reprezinta o crestere a entropiei.

• Intr-o pereche redox transferul de electroni are loc de la un reducator cu afinitate mica pentru e- la un oxidant cu o afinitate mai mare. Diferenta de energie este eliberata si disponibila spre a fi folosita. Energia libera a unui sistem redox se calculeaza prin Δb=nFΔE .

• Nota ΔE este diferenta in potentialul de reducere al reactiei de oxidare din reactia de reduce, n este nr. de e- transferati si F este constanta lui Faraday(23,06 kcal/v-mol). De exemplu cand NADH este oxidat intr-un cuplu redox cu reducerea pana la lactate.

• Similar cu orice alta reactie chimica, valoarea G a unei celule depinde de concentratia relativa a produsilor si reactantilor.

• Depinzand de moleculele organice, transferul de e- poate sa nu fie insotit si de transfer de p+. O reactie oxidanta insotita de inlaturarea p+ este catalizata de enzime numite dehidrogenoase.

• Cele mai intalnite coenzime in celule sunt NAD+ si FAD. NAD+ exista in celule intr-o stare fosforica ca NADP+ ce este similara cu potentialul de reducere. Totusi, cele doua transferuri de e- ale compusilor sunt recunoscute de enzime diferite, ele fiind folosite pentru cai metabolice diferite. In general NAD este folosit in reactii catabolice, pe cand NADP+ este folosit in rectii anabolice.

• Transformarea NAD+ in NADH: NAD++ 2e-+H- →NADH Notatii: NADH=nicotinamide ademine dinucleotideATP=adenozine trifosfate

Prin coroziune se înțelege în mod obișnuit transformarea materială a suprafețelor de metal, cauzată de influența mediului de contact. Ca și rezultat se compune oxidul metalului respectiv. În cazul fierului acest oxid este rugina. Coroziunea, ca și termen tehnic este folosită atât în geologie (diluarea mineralelor de către apă-dioxid de carbon) cât și în medicină (influența negativă a unei inflamații asupra țesuturilor).

Chimia procesului de coroziune Coroziunea este un proces nedorit prin care multe metale cu

potențiale de oxidare pozitive sau slab negative sunt transformate în compuși ai lor. Binecunoscută și deosebit de păgubitoare pentru economie este ruginirea fierului. Pentru ca fierul să ruginească este necesară prezența simultană a aerului și apei. În aer uscat fierul nu ruginește, nici în apă deoxigenată.Prezența acizilor și a anumitor săruri (de ex. a celor din apa de mare, NaCl, MgCl2, etc.) favorizează mult coroziunea. Alte săruri (de ex. Na2CO3) dimpotrivă inhibă coroziunea. Reacțiile care au loc la ruginirea fierului sunt următoarele:

Fe -----> Fe˛ + 2é (a) 2H2O + 2é ----> 2H + 2H2O (b)

Dacă concentrația ionilor de hidrogen este mare și deci reacțiile (a) și (b) sunt rapide, atomii de hidrogen care se formează se unesc dând molecule de hidrogen; pe suprafața fierului apar broboane de hidrogen gazos (2H ---> H2). În mod normal atomii de hidrogen reacționează însă cu moleculele de oxigen, dizolvate în apă, dând apă:

2H + 1/2O2(soluție) ---> H2O (c)

Ionii Fe˛ formați în reacția (a) reacționează cu apă conținând oxigen (din aer, dizolvat) și dau rugina (identică cu mineralul lepidocrocita;), în care fierul este în starea de oxidare +3:

2Fe˛ + 1/2 O2 + 7H2O ---> 2Fe(O)OH + 4 H2O (d)

În reacția (d) se formează deci ioni de hidrogen, care se consumă în reacția (b). Apa naturală conține întotdeauna puțin bioxid de carbon dizolvat, care, la aceste concentrații joase, formează cu apa acid carbonic CO2+H2O ---> H2CO3. În mare parte ionizat H2CO3 + H2O ---> H2O + HCO3. Aceste concentrații joase de ioni de hidrogen sunt suficiente pentru a iniția ruginirea.

Reacțiile (a) și (b) nu au loc neapărat în același punct al bucății de fier care ruginește. Electronii ce iau naștere în reacția (a) pot curge prin fier și da naștere la atomi H în alt loc. Procesul acesta este mult favorizat dacă în acest al doilea punct se află (în contact metalic cu fierul) un alt metal , o impuritate, cu potențial de oxidare mai puțin pozitiv decât fierul (de ex. cupru). Chiar in fierul industrial obișnuit, unele puncte ale suprafeței ("puncte anodice") sunt mai reactive, dau naștere mai ușor unor ioni Fe˛, conform reacției (a). În alte puncte ("puncte catodice") are loc reacția (b). Diferența între potențialele punctelor anodice și catodice se datorește unor mici variații locale în compoziția sau chiar numai în forma cristalină a metalului. Evident că, simultan cu circulația electronilor prin metal, trebuie să aibă loc și un transport de ioni în circuitul exterior (de ex. prin pământul umed, la obiecte de fier îngropate). De aceea electroliții accelerează mult coroziunea .

• Procesele de coroziune sunt strâns legate de procese electrochimice. Acest lucru explică faptul, că procesul de coroziune decurge în mod accelerat la apariția bateriilor locale. Sub baterie locală înțelegem scurt circuitul dintre soluțiile metalelor de încărcare diferită de electroni și a anumitor ioni sub prezența apei. Aceste metale pot fii de exempu fierul și cuprul. La punctele de contact fierul corodează deosebit de repede. Pe parcursul reacției de cementare cunoscute cuprul se depune pe fier, componând astfel o baterie locală Cu2+ + Fe ———> Cu + Fe2+.

• Pe suprafața bogată în electroni a cuprului se descarcă ioni de hidrogen alcătuind astfel hidrogen 2 H+ + 2 e- ———> H2. Supraîncărcarea pozitivă astfel compusă pe fier este predată cu ceea mai mare ușurință ca și ion Fe2+ ; deci are loc o coroziune fără deranjament a fierului. Dat fiind faptul că apa din împrejur este parțial nelegat prezentă, ea conține și ioni de hidrogen liber H2O >><< H+ + OH-. Ionii de hidrogen reacționează precum descris mai sus cu suprafața metalului. Cuprul funcționează și în acest caz ca și catalizator. Ionii OH- proveniți din apa nelegată, compunând fier(II)hidroxid contribuie puternic la descompunerea fierului Fe2+ + 2 OH- ———> Fe(OH)2.

• Scurt sumar: dacă apa nu este chimic tratată, componentele de cupru a unui sistem acvifer accelerează coroziunea componentelor de fier.

Biocoroziunea Majoritatea oamenilor cred că, coroziunea este un proces care

poate avea loc numai în cazul când metalul are contact cu apă și oxigen. O parte semnificativă a coroziunilor are loc la lipsa totală a oxigenului. Pe suprafața țevilor astfel corodate se pot observa puncte negre - fier(II)sulfid. Dacă îndepărtăm fier(II)sulfid-ul, vom vedea o adâncitură anodică a cărei suprafață este fier gol.

Pentru biocoroziune pe suprafețe de fier acoperite cu apă și/sau depuneri biologice sunt în primul rând responsabile bacterii ce reduc sulfat. Astfel de medii conțin ioni de sulfat dar nu și oxigen.

Pentru biocoroziune poate fii responsabil mai departe și o altă grupă de microorganisme care trăiesc tot la fel în medii fără oxigen. Aceștia își acoperă necesitatea de energie prin oxidația hidrogenului cu dioxidul de carbon. Rezultatul acestei reacții este metan și apă. Aceste bacterii ce produc metan trăiesc în cantitate semnificativă în medii fără oxigen, cum sânt de exemplu: sub depuneri de nămol tehnic pe fundul cisternelor, sub depuneri în tuburi și conducte cu scurgere lentă etc.

o Electroliza este un fenomen ce se petrece la trecerea curentului electric continuu prin solutia sau topitura unui electrolit.

o Fenomenul este complex si consta atat in migratia ionilor pozitivi catre catod si a ionilor negativi spre anod, cat si in neutralizarea acestora. Astfel la electrozi, ionii capteaza, respectiv cedeaza electroni, tranformandu-se in atomi neutri sau grupe de atom.

o Acestia se pot depune ca atare pe electrod sau pot reactiona cu: moleculele dizolvantului, cu electrodul, sau intre ei .

o Se formeaza astfel produsi secundari ai electrolizei.

Electroliza apei o Prin electroliza apei acidulate

se optine hidrogen si oxigen. Deci in solutie sunt prezenti ionii proveniti prin ionizarea apei si a acidului.

o Apa ionizeaza conform echilibrului:

2H2O ↔OH‾ + H3O+

o Deci la catod se degaja hidrogenul iar la anod oxigenul.

o La trecerea curentului electric printr-un electrolit, adica in timpul electrolizei, au loc cele doua procese distincte:

- transportul curentului electric de catre ioni;

- reactile chimice care se produc la electrozi;

Pe baza experimentala, M. Faraday (1832-1833) a observat ca exista o relatie intre cantitatea de electricitate care trece printr-un electrolit si cantitatea de substanta transformata prin electroliza. Aceste observatii l-au condus la enuntarea legilor electrolizei sau legilor lui Faraday.

o Cantitatea de substanta transformata la electrod este proportionala cu cantitatea care trece prin electrolit.

o m= kIt= kQ m - cantitatea de

substanta transformata la electroliza

I - intensitatea curentului t - timpul de electroliza k - o constanta de

proportionalitate Q - cantitatea de curent

care trece prin electrolit.

A doua legeo Cantitatile de substanta diferite, transformate

la electrozi de aceiasi cantitate de electricitate, sunt proportionale cu echivalentii lor chimici.

o Un faraday reprezinta cantitatea de electricitate necesara pentru a transforma la electroliza un echivalent-gram dintr-o substanta.

o Industriile electrochimice reprezinta o ramura cu

aplicatii importante pentru economia nationala. Aplicarea electrochimiei permite obtinerea unor cantitati mari de produse importante, precum : hidrogenul, oxigenul, clorul, hidroxizii alcalini, peoxizii, oxiclorurile etc.

o Prin electroliza substantelor topite se obtin: sodiu, calciu, magneziu, aluminiu si alte metale. Datorita metodelor eletrochimice s-a reusit sa se realizeze pe scara indsutriala obtinerea unor metale ca: bariu, cesiu, litiu etc.

Metalele din grupele I, a II-a si a III-a principala se obtin industrial prin electroliza topiturilor. Beriliul metalic se obtine prin electroliza unui amestec topit de BeF2 si o fluorura alcalina iar strontiul, un alt metal al grupei a II-a se obtine similar cu calciul.

Cu toate ca prin aceste procese electrochimice se consuma mari cantitati de energie electrica, ele sunt utiliate pe scara larga intrucat permit obtinerea metalelor pure necesare in tehnica. Procedeele electrochimice sunt singurele care fac posibila obtinerea metalelor cu potential de oxidare mare.

Obtinerea aluminiului este un proces tehnologic complex care cuprinde doua etape distincte: obtinerea aluminei din bauxita si electroliza oxidului de aluminiu.

Nemetalul care se obtine pe calea electrolizei este fluorul. Pentru electroliza se utilizeaza un amestec de fluorura de potasiu si acid fluorhidric. Temperatura la care se efectueaza electroliza se stabileste in functie de compozitia electrolitului.

Obtinerea metalelor si nemetalelor prin

electroliza

Obtinerea aluminiului a fost un dar binevenit. Pana catre sfarsitul secolului al XIX, aluminiul a fost un metal mai rar. Doar cei foarte bogati isi permiteau sa detina obiecte din aluminiu. Charles M. Hall, in varsta de 21 de ani, student la Oberlin, a incercat sa descopere metode ieftine de obtinere ale acestui metal. Greutatile pe care le-a infruntat au fost legate de faptul ca aluminiul este foarte reactiv si era greu sa-l obtina prin reactii chimice obisnuite. Eforturile de a produce aluminiu prin electroliza au fost neroditoare, deoarece sarurile sale anhidre erau greu de preparat, iar oxidul Al2O3, avea un punct de topire > 2000 , astfel incat, nu exista nici o metoda practica de al topit. In 1886 Hall a descoperit ca Al2O3 dizolva un mineral numir criolit, Na3AlF6, rezultand un amestec, cu un punct de topire relativ mic, din care aluminiul putea fi obtinut prin electroliza.

Diagrama de functionare a acestui proces este redata mai jos. Bauxita contine Al2O3. Bauxita este purificata, iar Al2O3 este apoi adaugat electrolitului de topitura de criolit, in care se dizolva si apoi se disociaza. La catod, ionii de aluminiu se reduc si se obtine metalul care formeaza un strat sub electrolitul mai putin dens. La anodul de carbon, ionul oxid este oxidat rezultand O2.

Al3+ + 3e- Al(l) (catod) 2 O2- O2(g) + 4e- (anod) 4 Al3+ + 6 O2- 4 Al(l) + 3 O2(g) Oxigenul produs la anod ataca electrodul

de carbon, producand CO2, astfel electrodul trebuind schimbat frecvent.

Consta in aplicarea unui start fin, ornamental si protector al unui metal pe altul. Este o tehnica comuna utilizata pentru a imbunatati aparenta si durabilitatea unor obiecte metalice. De exemplu aur si platina sunt aplicate pe bijuterii fabricate din materiale ieftine. Grosimea acestor starturi variaza intre 0.03 si 0.05 mm.

Compozitia baii de electrolit variaza, si este des tinuta secret, dar de obicei ea depinde metal ce urmeaza a fi depozitat, si poate afecta durabilitatea si caliatatea suprafetei. De exemplu, argintul depus dintr-o solutie de nitrat de argint nu se lipeste prea bine de o suprafata metalica. Daca este depus dint-o solutie ce contine ioni de Ag(CN)2

-, atunci el adera bine si capata si luciu. Alte metale ce sunt electroplacate in asemenea bai sunt aurul si cadmiul. Nichelul, ce poate si el fi folosit ca start protector, este placat dintr-o solutie de sulfat de nichel, iar cromul este placat dint-o solutie de H2CrO4.

Anumiti monomeri (stiren) sunt usor de folosit pentru a crea anioni organici. Acesti anioni pot polimeriza intr-un proces numit polimerizare anionica. Se poate folosi un circuit electric pentru a porni acest proces, polimerul localizandu-se la catod. Daca este gandit bine procesul, se poate utiliza la placarea organica a metalui. Acest proces a fost folosit pentru a vopsi masinile noi, avantajul constand ca el are loc in apa, nemaifiind nevoie de spray-uri cu solventi organici volatili.

Electroplacarea

Metoda de obtinere a unor substante compuse