*전해공업이란, 전해탱크에 전기에너지를 공급하여 전해질의 물질 변화를 일으켜 목적하는 물질을 제조하는 공업. II. 전해 공업 *전해공업이란, 전해탱크에 전기에너지를 공급하여 전해질의 물질 변화를 일으켜 목적하는 물질을 제조하는 공업.
*전해공업의 특징 ①전자가 직접 반응에 참여하므로 산화제나 환원제가 필요없다. ②전극이 촉매 작용을 하므로 생성물의 분리, 정제가 쉽다. ③반응은 상온, 상압에서 이루어지므로 안정성이 높다. ④규모가 크지 않아 소량 생산에도 적합하다.
1. 전해공업의 기초 ⑴. 전기분해 전해질 수용액이나 용융액에 직류전류를 통하면 그 전해질은 두 전극에서 화학변화를 일으키는데, 이 변화를 전기분해 또는 전해라 한다.
⑵전기분해의 원리 전해질은 용액중에서 양이온과 음이온으로 이온화하며, 양이온은 음극으로 부터 전자를 받아 환원되는데, 환원이 일어나는 전극을 음극이라하고, 음이온은 양극에서 전자를 내어 놓고 산화하는데, 이와 같이 산화가 일어나는 전극을 양극이라 한다. * +극 : 음이온이 산화 → 홑원소 물질 * -극 : 양이온이 환원 → 홑원소 물질
⑶. 전해탱크의 기본 구성 : 2개의 전극, 전해질, 직류 전원 및 격막.
⑷분해 전압 : 전해질 용액이 전기분해에 필요한 최소의 기전력. ①전해질 용액을 직류 전류로 전기분해시 가해지는 전압의 값은 전해질의 농도, 전극의 종류, 전기분해의 조건에 따라 다르다. ②산 및 염기의 수용액의 분해 전압은 종류에 관계없이 약 1.7V이다.
2. 전해 제조 ⑴ 식염의 전해 ①종류-격막법, 수은법, 이온교환법 ②석면을 격막으로 사용하는 이유 양극에서 발생하는 염소 기체와 음극액이 수산화나트륨과 반응하여 하이포아염소산의 생성을 막기 위하여. ③전해반응 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 음극 양극
⑵염소산염의 제조 ⊛소금물의 전해시 양극에서 생성된 염소와 음극액인 수산화나트륨과 반응시키면 하이포아(차아)염소산나트륨을 얻게된다. ⊛식염수를 높은 온도, 약산성 하에서 전해하면 과염소산나트륨을 얻게 된다.
3. 용융염 전해 *정의 : 이온결정고체를 고온에서 가열 융해하여 행하는 전기분해. *원리 : 수용액 등에서의 전기분해와는 달리 수소이온이나 수산화물이온이 존재하지 않고, 수소·산소 등의 발생이 없다. 용융염전해는 수용액전해에 비해 훨씬 고온에서 실행되므로 화학반응이나 이온확산이 매우 빠르고 반응생성물의 확산과 이온공급도 빠르기 때문에 분극이 적고 고전류밀도에서 전해할 수 있는 장점이 있다.
● Al 의 전해제련 1). 전해 및 전해조건 보크사이트(Al2O3 광물 집합체)를 용해한 Na2AlF6욕은 전해에 의해서 C 양극에 CO2, CO를 발생하고 음극에 Al에 석출한다. 2Al2O3 + 3C = 3CO2 + 4Al
2). 전해 조업 전해가 진행함에 따라서 양극은 반응에 의해서 소모되며 한편 로저에는 석출된 용융 Al이 축적되고 또 축적된 Al,을 흡출하기 때문에 극간거리가 항상 변화한다.
4. 금속의 전해 채취 1). 전해 채취란, 전처리 한 불순물이 섞인 광석을 용매에 녹여 정제한 다음, 그 용액을 전해하여 음극에서 금속을 얻는 방법. * 전해 채취법으로 생산되는 금속 : 아연, 니켈, 코발트, 망간, 크롬 등 *전용 용매 : 황산 *양극-황산에 녹지않는 납이나 납 합금 사용.
2). 아연의 전해 채취 *전해법 : 건식법, 습식법. *양극-알루미늄봉 *음극-납봉
5. 금속의 전해정제 ⑴전해 정제란, 양극의 거친 금속과 음극에 얻고자 하는 금속과 같은 순수한 금속을 직류 전원에 연결하고, 얻고자 하는 금속의 염을 녹인 전해액을 전기분해하면, 음극에서 순수한 금속이 석출되는 방법.
⑵ 구리의 전해 정제 전해액(얻고자 하는 금속, 금속염) ⇒ (-)극 ≡ 석출 ⊙ 양극 반응 ⇒ ⊙ 전해 정제 ⇒ (+)극 ≡ 거친금속 + 전해액(얻고자 하는 금속, 금속염) ⇒ (-)극 ≡ 석출 ⊙ 양극 반응 ⇒ SO4 + 2H2O → H2SO4 + O2 + 2e- Cu(조동) → Cu2+ + 2e- ⊙ 음극 반응 ⇒ Cu2+ + 2e- → Cu(순동) ⊙ 전해 반응 ⇒ Cu(조동) → Cu(순동)