Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Dòng điện trong chất điện phân là một nội dung quan trọng trong vật lý. Đồng thời nó cũng được ứng dụng nhiều trong hoạt động sản xuất của con người. Trong bài viết này chúng tôi sẽ chia sẻ những kiến thức về dòng điện trong chất điện phân để bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về bản chất và ứng dụng của dòng điện này này. 

Dòng điện trong chất điện phân là khái niệm được dùng để chỉ dòng dịch chuyển có hướng của các ion. Những ion âm sẽ dịch chuyển về anot còn các ion dương sẽ di chuyển về catot. Ion có trong chất điện phân là do sự phân li của các phân tử chất tan có trong môi trường dung môi.

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Dòng điện trong chất điện phân

Khi các ion di chuyển đến các điện cực thì chúng sẽ thực hiện trao đổi electron với các điện cực sau đó được giải phóng ngay tại đó hoặc được tham gia các phản ứng phụ khác. Một trong những phản ứng phụ phổ biến đó đó là phản ứng cực dương tan. Phản ứng phụ này xảy ra tại các bình điện phân có anot là kim loại mà cầu muối của nó có mặt trong dung dịch điện phân.

Bản chất dòng điện có trong chất điện phân

Thuyết điện ly

Trong dung dịch, những hợp chất hóa học như bazơ, axit và muối bị phân li (có thể là phân li 1 phần hoặc toàn bộ) thành những nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử có tích điện được gọi là ion. Những ion này có thể chuyển động tự do trong dung dịch và biến thành hạt tải điện. 

Bản chất dòng điện trong chất điện phân

  • Dòng điện trong chất điện phân chính là dòng dịch chuyển có hướng của những ion trong điện trường
  • Chất điện phân không có khả năng dẫn điện tốt bằng kim loại
  •  Dòng điện trong chất điện phân ngoài tải điện lượng còn tải cả vật chất đi theo. Tuy nhiên thì khi tới điện cực chỉ có electron có thể dịch chuyển tiếp còn vật chất sẽ đọng lại ở điện cực và tạo ra hiện tượng điện phân. những ion dương sẽ di chuyển về hướng của catot nên được gọi là cation. Còn những ion âm sẽ di chuyển về hướng của anot nên được gọi là anion. 

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Bản chất của dòng điện trong chất điện phân

Những hiện tượng diễn ra ở điện cực

  • Các ion sẽ chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với dung môi hoặc với chất làm điện cực gây nên các phản ứng hóa học. Phản ứng hóa học này được gọi là phản ứng phụ trong hiện điện phân. 
  • Hiện tượng dương cực bị tan chảy diễn ra khi các anion di chuyển tới anot kéo theo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch. 

Các định luật Fa-ra-dây

Định luật Fa-ra-đây số 1

Khối lượng vật chất sẽ được giải phóng ở điện cực của bình điện phân theo tỉ lệ thuận với điện trường chạy qua bình đó. Chúng ta có công thức như sau:

m = k.q

Định luật Fa-ra-đây số 2

Trông một số nguyên tố: Đương lượng điện hóa của k của một nguyên tố sẽ tỉ lệ thuận với đương lượng gam Ancủa nguyên tố đó. Đồng thời có hệ số tỷ lệ là 1F.F ở đây chính là số Fa-ra-đây. 

K =  1Fx A n

Khi kết hợp cả hai định luật trên chúng ta có được công thức fa-ra-đây như sau” 

M = 1Fx A nx It

Trong đó:

  • F = 96500 C/mol
  • A: Là kí hiệu khối lượng phân tử
  • n: Là kí hiệu của hóa trị
  • m: Là kí hiệu của khối lượng chất được giải phóng ở điện cực (g)
  • I: Là kí hiệu của cường độ dòng điện (A)
  • t: Là kí hiệu của thời gian dòng điện chạy qua (s)

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Sơ đồ dòng điện trong chất điện phân

Ứng dụng của hiện tượng điện phân

Hiện tượng điện phân hiện được ứng dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất cũng như thực tế đời sống. Một số ví dụ có thể kể đến như luyện kim, điều chế clo, tinh luyện đồng, xuất, đúc điện, mạ điện… Cụ thể như sau:

Ứng dụng trong luyện kim

Ngành công nghiệp luyện nhôm hiện nay được thực hiện chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy. Bể điện phân có cực dương được làm từ quặng nhôm nóng chảy và cực âm làm bằng than. Còn chất điện phân chính là muối nhôm nóng chảy với dòng điện chạy qua rơi vào khoảng 104A. 

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Ứng dụng của dòng điện trong chất điện phân

Ứng dụng trong mạ điện

Bể điện phân của ứng dụng này có anot là một tấm kim loại để mạ còn catot là vật cần mạ. Chất điện phân trong trường hợp này chính là dung dịch muối kim loại dùng để mạ. Dòng điện chạy qua bể mạ sẽ được chọn sao cho thích hợp nhất để có thể đảm bảo được chất lượng của lớp mạ. 

Trên đây là những thông tin về dòng điện trong chất điện phân mà chúng tôi đã tổng lại để chia sẻ với các bạn. Hy vọng thông qua bài viết các bạn đã biết được bản chất của dòng điện trong chất điện phân cũng như ứng dụng của nó.

Xem thêm:

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Tôi là Nguyễn Tiến Thành – Tôi đã có nhiều năm kinh nghiệm review đánh giá các loại thiết bị vệ sinh công nghiệp và các mẹo làm sạch. Hy vọng những chia sẻ của tôi sẽ đem lại cho các bạn những thông tin hữu ích hơn.

Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyện nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện, …

1. Luyện nhôm

  Dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy.

  Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm bằng than, chất điện phân là muối nhôm nóng chảy, dòng điện chạy qua khoảng 104A.

2. Mạ điện

  Bể điện phân có anôt là một tấm kim loại để mạ, catôt là vật cần mạ. Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ. Dòng điện qua bể mạ được chọn một cách thích hợp để đảm bảo chất lượng của lớp mạ.

các mạ điện là một kỹ thuật sử dụng sự định vị điện cực của kim loại trong lớp phủ của điện cực, để tạo ra trên bề mặt này một đặc điểm khác với các kim loại ở trạng thái nguyên chất. Mạ điện cũng sử dụng các quá trình mạ và ngâm, không liên quan đến việc sử dụng dòng điện.

Định vị điện, kỹ thuật sử dụng trong mạ điện, bao gồm một quá trình điện hóa được sử dụng để tạo ra một lớp phủ kim loại trên bề mặt dẫn điện, bằng phương pháp kết tủa các cation kim loại có trong dung dịch nước..

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Mặc dù mạ điện đã được áp dụng trong nhiều năm, nhưng ban đầu nó được sử dụng cho mục đích trang trí chủ yếu, cho đến sau Chiến tranh thế giới thứ nhất và thứ hai, nó bắt đầu được sử dụng như một công nghệ trong ngành công nghiệp điện tử, trong luyện kim, trong điện hóa học, và trong nhiều lĩnh vực khác.

Chỉ số

  • 1 Mạ điện là gì??
  • 2 Quá trình liên quan đến mạ điện
    • 2.1 Định vị điện bằng cách quét
    • 2.2 Định vị xung điện
    • 2.3 Lắng đọng điện hóa
    • 2.4 đình công
  • 3 ứng dụng mạ điện
  • 4 ví dụ
  • 5 tài liệu tham khảo

Mạ điện là gì??

Như đã mô tả trước đây, mạ điện liên quan đến việc sửa đổi các đặc tính bề mặt của các vật liệu nhất định thông qua sự tích lũy kim loại trên nó bằng cách lắng đọng..

Theo cách này, các tính chất được sửa đổi bằng cách hình thành một lớp hoặc lớp phủ trên vật liệu, sử dụng cùng một nguyên tắc của các tế bào điện phân, trong đó bề mặt được mạ kẽm hoạt động như một phần catốt của mạch, trong khi cực dương được cấu thành cho kim loại sẽ được điện hóa trên mảnh.

Cả cực dương và cực âm đều được ngâm trong dung dịch bao gồm một hoặc một số muối kim loại hòa tan, cũng như một số loài ion góp phần tạo ra dòng điện.

Khi một nguồn điện được kết nối, mạch được hoàn thành và hai quá trình khác nhau xảy ra ở cực dương và cực âm, được tìm thấy trong dung dịch gọi là chất điện phân.. 

Một mặt, cực dương nhận được dòng chảy và quá trình oxy hóa tạo ra các loại kim loại mà nó được tạo thành, giúp chúng hòa tan trong chất điện phân.

Mặt khác, ở cực âm, sự khử các ion của các kim loại đã hòa tan trong giao diện được hình thành giữa cực âm và chất điện phân có nguồn gốc, do đó chúng có thể được "mở rộng" về phía cực âm.

Các quy trình liên quan đến mạ điện

Định vị điện bằng cách quét

Đây là một kỹ thuật liên quan chặt chẽ đến mạ điện, trong đó các khu vực cụ thể và thậm chí các vật thể hoàn chỉnh được phủ bằng cách sử dụng một bàn chải bão hòa với dung dịch phủ.

Bàn chải này được làm bằng thép không gỉ và được phủ trong một miếng vải thấm nước, giữ cho dung dịch phủ bên trong và ngăn tiếp xúc trực tiếp với vật liệu được phủ. Nó được ngâm trong dung dịch và áp dụng đồng đều trong vật liệu.

Định vị xung điện

Phương pháp này là một sự thay đổi đơn giản đối với khái niệm định vị điện và bao gồm sự biến đổi của dòng điện hoặc điện thế một cách nhanh chóng giữa hai giá trị khác nhau, từ đó tạo ra một chuỗi các xung có cùng cực, thời gian và biên độ, và đó chúng được chia cho một dòng điện có giá trị bằng 0.

Nếu độ rộng hoặc biên độ của xung bị thay đổi trong khi sử dụng quy trình này, độ dày và thậm chí thành phần của lớp phủ được lắng đọng cũng có thể bị thay đổi.

Lắng đọng điện hóa

Tương tự, lắng đọng điện hóa thường được sử dụng để dẫn oxit kim loại và tích lũy kim loại ở một số bề mặt do những ưu điểm mà nó mang lại, chẳng hạn như chi phí thấp so với các kỹ thuật khác hoặc không cần nhiệt độ xử lý cao..

Nó được sử dụng rộng rãi trong việc tổng hợp các lớp phủ tương đối nhỏ gọn và đồng nhất của các cấu trúc nhất định dựa trên một mô hình, và cũng để đạt được tốc độ lắng đọng kim loại cao hơn, trong số các ứng dụng khác.

Đình công

Có một quy trình gọi là đình công dựa trên việc sử dụng trầm tích với các đặc tính đặc biệt cho lớp phủ, để tạo ra một lớp phủ rất mỏng bám dính tốt vào chất nền và có chất lượng cao.

Kỹ thuật này cung cấp một cơ sở tốt cho các lớp phủ tiếp theo và lần lượt, có thể được kết hợp với các phương pháp khác để có được kết quả tốt hơn.

Các ứng dụng của mạ điện

Một số lượng lớn các ứng dụng đã được trao cho quá trình định vị điện này được biết đến. Tiếp theo chúng tôi sẽ mô tả nổi bật nhất:

- Tăng độ dày trong các đối tượng hoặc các bộ phận không đủ kích thước cho các chức năng được xác định trong ngành.

- Gia cố các tính chất như độ cứng hoặc sức đề kháng của một số kim loại thông qua các lớp phủ liên tiếp.

- Sản xuất các bộ phận bằng cách mạ điện (phương pháp tạo ra các bộ phận kim loại bằng cách tích lũy kim loại trên các mẫu cụ thể).

- Tái tạo các yếu tố trang trí bằng kỹ thuật điện hóa sử dụng các kim loại khác nhau.

- Bảo vệ các vật liệu khác nhau thông qua lớp phủ bề mặt của nó bằng màng bảo vệ của hợp kim kim loại.

Mạ điện là một ứng dụng của hiện tượng

Ví dụ

Trong cuộc sống hàng ngày, có một số cách sử dụng mạ điện, một trong những cách phổ biến nhất là sản xuất tiền xu (được rèn bằng kẽm) với lớp phủ đồng để bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn.

Một ví dụ khác thường có thể được quan sát là việc phủ các miếng sắt bằng màng kẽm, để ngăn chúng khỏi bị oxy hóa khi tiếp xúc với oxy có trong không khí..

Trong trường hợp các yếu tố trang trí, có sự bao phủ của đồ trang sức với các kim loại quý như vàng hoặc bạc, cũng như những thứ khác khó lấy hơn tùy thuộc vào mục đích mong muốn..

Cuối cùng, ngoài sự tồn tại của nhiều ví dụ khác về việc sử dụng kỹ thuật hữu ích này, chúng tôi còn có lớp mạ niken (lớp mạ niken) của các vật thể bằng thép để tăng cường khả năng chống ăn mòn của chúng.

Tài liệu tham khảo

  1. Wikipedia. (s.f.). Mạ điện Lấy từ en.wikipedia.org
  2. Gấu trúc, H. (2017). Cẩm nang về mạ điện với sản xuất điện hóa. Lấy từ sách.google.com.vn
  3. Kanani, N. (2004). Mạ điện: Nguyên tắc cơ bản, quy trình và thực hành. Lấy từ sách.google.com.vn
  4. Oát, A. và Philip, A. (2005). Mạ điện và mạ điện kim loại. Lấy từ sách.google.com.vn
  5. Schlesinger, M. và Paunovic, M. (2011). Mạ điện hiện đại. Lấy từ sách.google.com.vn