Elektrokimya

Elektrokimya
MsXLabs.org

Kimyasal enerji ile elektrik enerjsinin birbirine dönüşmesini inceleyen bilim dalıdır. Elektrokimya, elektrik akımından yararlanarak kimyasal tepkime elde etme olanağı veren yöntemlerin tümünü oluşturur ve kimya sanayisinin önemli dallarından biridir. Elektrik akımının iletken bir cisim üstünde ilk etkilerinden biri, ısı açığa çıkarmasıdır; bu etkiye “Joule olayı” adı verilir. Akkor duruma gelen bir ampulün filamanı, bu etkiyle ışık verir. Aynı olay,bir elektrik arkı durumunda da görülür. Kömür ya da demirden yapılmış iki elektrot, bir yüksek gerilim (binlerce volt) üretecinin kutuplarına bağlanır ve açıkta kalan uçları birbirine dokunmazsa, art arda kıvılcımlar sıçrayarak, görünürde kesiksiz bir tür şimşek doğurur. Elektrotlar birleştirilerek akım verilir ve sonra ayrılırsa, elektrik arkı çok daha düşük gerilimle ortaya çıkar. Böyle bir ark ortamında bulunan gaz, büyük ölçüde ısınarak kimyasal bir dönüşümle karşılaşabilir. Sözgelimi, elektrik arkının içinden hava akımı, yani oksijen [O] ve azot [N] karışımı geçirilirse, havanın bu iki elementi, 2 000-3 000 °C sıcaklıkta birbirine etki ederek azot oksit (NO) verir. Bu bileşim, ayrışmaması için hızla soğutulur. Yöntem, Norveç gibi elektrik enerjisi bakımından zengin ülkelerde, nitrik asit üretiminde kullanılır.
Elektrik arkı ayrıca, iletken bir katıda ya da sıvıda ısının açığa çıkmasına yolaçabilir. Bu teknik, çelik sanayisinde çeliği arıtmada kullanılır. Ellektrik arkı fırını, ısıya dayanıklı gereçlerden yapılmış geniş bir havuzdur; bu havuza arıtılacak çelik konur ve özel çelik elde etmek istenirse, başka bileşenler katılır. Elektrik arkı iki elektrot arasında doğar, metalden geçerek onu eritir ve istenen dönüşümlere uğratır. Fırının iç çeper kaplaması, kimyasal tepkimeye katılması nedeniyle özenle seçilir.
indükleme fırınlarında bütünüyle farklı bir olay görülür. İndükleme fırınları, çevresinde bobinler bulunan bir kaptan oluşur. Sarımlardan yüksek frekanslı, yani frekansı hızla değişen bir akım geçirilir; bu akım, indük-lenmiş akımın şiddetini yükseltir; böylece metal kütlesi, yüksek şiddette bir akım yatağı haline gelerek erimeye başlar. Alüminyum üretiminde başka bir yönteme, elektrolize başvurulur. Elektrolit, erime sıcaklığını düşüren kriyolit ve alüminyum karışımıdır. Anot (artı kutup) kömürden oluşur; katot(eksi kutup) kabın kendidir. Sıcaklık yaklaşık 1 000 °C’a ulaşır, gerekli akım şiddeti binlerce amperdir. Anotta karbon monoksit açığa çıkar ve bir bölümü toplanarak değerlendirilir. Erimiş alüminyumsa, kabın dibine çöker. Bu hazırlama yönteminde, hem elektrolizden, hem akım geçişiyle doğan ısıdan yararlanılır.
Elektroliz yöntemiyle üretilen başka maddeler de vardır. Sözgelimi sanayide klor ve sodyum hidroksit, sodyum klorür çözeltisinin elektroliziyle hazırlanır. Arı bakır ve demir, aynı yöntemle sülfatlardan elde edilir.
Elektroliz ayrıca plombajinle (grafit) cilalanarak yüzeyi iletken duruma getirilmiş metal bir nesneyi, başka bir metalle kaplama olanağı verir. Söz konusu nesne, kaplama metalinin tuzu (sözgelimi nikel kaplamada nikel tuzu) bulunan bir banyoda katot yerine konur. İyi tutmuş bir kaplama elde etme işlemi, banyonun sıcaklığı, kullanılan çözeltinin niteliği, akım şiddeti ve kaplanacak yüzeyin durumuyla ilgili önlemler alınırsa, başahya ulaşır. Galvanoplasti, yukarda belirtilen yöntemin, bir nesnenin modelini çıkarmak için yapılmış bir uygulamasıdır. Nesne önce kalıba dökülür, sonra yüzeyi iletken duruma getirilir, iletkenleşmiş bu yüzeye bakır sülfatla elektroliz uygulanarak, ilk nesnenin bütün ayrıntılarını veren bir bakır tabakasıyla kaplanır. Ardından bakır tabakası kolayca kaldırılabilir. Elektrotipi de, benzer yöntemle, sözgelimi ağaç üstündeki oymaların, kopya edilmesidir. Böyle bir işlemde kalıp, mumdan yapılır; bakır kaplandıktan sonra, mum eritilerek, yerini eriyebilen bir alaşım alır. Bakır yerine, basınca daha dayanıklı olan demir de kullanılabilir. Elde edilecek klişeye mürekkep sürülerek, kâğıt üstünde örnekler basılabilir.

Kaynak

MsXLabs Üye Girişi