Downs hücresi - Downs cell
Downs' proses bir bir elektrokimyasal metalik ticari hazırlanması için yöntem olup , magnezyum erimiş MgCİ ki burada, 2 olarak adlandırılan özel bir cihaz içinde elektroliz Downs hücre . Downs hücresi, 1922'de (patentli: 1924) Amerikalı kimyager James Cloyd Downs (1885–1957) tarafından icat edildi.
Nasıl çalışır
Downs hücresi bir karbon anot ve bir demir katot kullanır . Elektrolit olan magnezyum klorür , sıvı halde ısıtılmıştır edilmiştir. Katı magnezyum klorür zayıf bir elektrik iletkeni olmasına rağmen, eritildiğinde magnezyum ve klorür iyonları harekete geçirilir, bu da yük taşıyıcıları haline gelir ve elektrik akımının iletilmesine izin verir.
Bazı kalsiyum klorür ve / veya klor ve baryum ve stronsiyum bazı işlemlerde, içinde, ve, magnezyum florid sıcaklığı düşürmek için bir elektrolit ilave elektrolit sıvı tutmak için gereklidir. % 33.2 MgCİ: 801 ° C (1074 Kelvin) Sodyum klorür eriyikleri, ancak tuz karışımı ağırlıkça ihtiva eden karışım, 600 ° C kadar düşük bir sıcaklıkta sıvı tutulabilir 2 ve% 66.8 CaC 2 . Saf magnezyum klorür kullanılırsa, erimiş MgCl içinde ayrılması imkansız bir metalik magnezyum emülsiyonu oluşur. Bu nedenle, tek bir seçenek MgCİ sahip olmaktır 2 (% 42) ve CaC 2 (% 58) karışımı.
Anot reaksiyonu:
2Cl - → Cl 2 (g) + 2e -
Katot reaksiyonu:
Mg 2+ + 2e - → Mg (l)
genel bir tepki için
Mg 2+ + 2Cl - → Mg (l) + Cl 2 (g)
Kalsiyum reaksiyona girmez çünkü -2.87 voltluk indirgeme potansiyeli , -2.38 volt olan magnezyumunkinden daha düşüktür. Bu nedenle magnezyum iyonları, kalsiyum iyonlarına göre tercihen metalik forma indirgenir. Elektrolit yalnızca kalsiyum iyonu içeriyorsa ve magnezyum içermiyorsa, katot ürünü olarak üretilen kalsiyum metali olacaktır (aslında bu, metalik kalsiyumun nasıl üretildiğidir).
Elektrolizin her iki ürünü, magnezyum metali ve klor gazı, elektrolitten daha az yoğundur ve bu nedenle yüzeye çıkar. Hücrede, ürünleri birbirleriyle temas etmeden ayrı odalara yönlendirmek için delikli demir bölmeler düzenlenmiştir.
Teori, reaksiyonun ilerlemesine neden olmak için 4 voltun biraz üzerinde bir potansiyelin yeterli olması gerektiğini öngörse de, pratikte 8 volta kadar potansiyeller kullanılmaktadır. Bu, doğal elektrik direncine rağmen elektrolitte yararlı akım yoğunlukları elde etmek için yapılır. Aşırı gerilim ve buna bağlı dirençli ısıtma, elektroliti sıvı halde tutmak için gereken ısıya katkıda bulunur.
Downs prosesi ayrıca yan ürün olarak klor üretir , ancak bu şekilde üretilen klor, diğer yöntemlerle endüstriyel olarak üretilen klorun yalnızca küçük bir kısmını oluşturur.