Author
Message
Admin
Hierarchy:
Joined:
Posts/Uploads:
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted:
28/11/2006 02:24 AM
Electrolysis & Electrophoresis - Ηλεκτρόλυση & Ηλεκτροφόρηση
This topic is locked: you cannot make replies. Please create a new topic if you want to reply or simply post! Αυτή η θεματική ενότητα είναι πλέον κλειδωμένη: δεν μπορείτε να δημοσιεύσετε εδώ. Παρακαλούμε δημιουργήστε μία νεα θεματική ενότητα εάν θέλετε να σχολιάσετε τα παρακάτω γραφόμενα ή απλά να δημοσιεύσετε οτιδήποτε σχετικό με τη συγκεκριμένη Δημόσια Συζήτηση!
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | |
Return | |
Go Back
| |
Forums
| |
Virtual Folders (Up/Downloads)
| |
Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 07:25 PM
Se allo topic eixan zhth8ei plhrofories peri hlektrolushs kai hlektroforhshs... elpizw ta parakatw eurhmata na einai katatopistika:
Ηλεκτρόλυση
Βασικά Στοιχεία:
Τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσα σε αγωγούς και η κίνησή τους παράγει το ηλεκτρικό ρεύμα. Μέσα σε διαλύματα χημικών ενώσεων, κατά κύριο λόγο, κινούνται αρνητικά ή θετικά φορτισμένα σωματίδια (συμπλέγματα θετικών, ουδέτερων και αρνητικών σωματιδίων όπως ηλεκτρονίων, πρωτονίων και νετρονίων) που ονομάζονται ιόντα.
Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα. Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα ενώ τα νετρόνια είναι ουδέτερα.
Κάθε χημικό στοιχείο του περιοδικού πίνακα μπορεί να μετατραπεί σε ιόν αν, υπό κατάλληλες συνθήκες, δεχθεί ή δώσει ηλεκτρόνια.
Η κάθε στήλη η του περιοδικού πίνακα αντιστοιχεί στον αριθμό των ηλεκτρονίων στην εξωτερική στοιβάδα του ατόμου ενώ τα άτομα γράφονται έτσι ώστε ο αριθμός των πρωτονίων του πυρήνα να αυξάνεται.
Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω από αυτόν σε ένα ουδέτερο άτομο. Σε ένα ιόν, όμως, ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ανάλογα μικρότερος ή μεγαλύτερος από αυτόν των πρωτονίων του πυρήνα.
Έτσι,
Ανιόντα: Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα είναι μεγαλύτερος από αυτόν των πρωτονίων και άρα το άτομο είναι αρνητικά φορτισμένο.
Κατιόντα: Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα είναι μικρότερος από αυτόν των πρωτονίων και άρα το άτομο είναι θετικά φορτισμένο.
Γνωρίζουμε ότι τα ετερώνυμα φορτία έλκονται και άρα τα ανιόντα θα έλκονται από θετικά φορτία ενώ τα κατιόντα από αρνητικά.
Φανταστείτε ένα υγρό διάλυμα με ανιόντα και κατιόντα. Αν τοποθετήσουμε μέσα στο διάλυμα δυο ηλεκτρόδια (πόλοι θετικών και αρνητικών φορτίων) τότε θα παρατηρήσουμε ότι τα ανιόντα θα κινηθούν προς το ηλεκτρόδιο που είναι θετικά φορτισμένο ενώ τα κατιόντα θα κινηθούν προς το ηλεκτρόδιο που είναι αρνητικά φορτισμένο.
Άνοδος: Το ηλεκτρόδιο που έλκει τα ανιόντα. Η άνοδος είναι θετικά φορτισμένη.
Κάθοδος: Το ηλεκτρόδιο που έλκει τα κατιόντα. Η κάθοδος είναι αρνητικά φορτισμένη.
Τα ανιόντα και τα κατιόντα λειτουργούν ως φορείς των ηλεκτρονίων μεταξύ των ηλεκτροδίων και άρα το κύκλωμα ηλεκτροδίων-διαλύματος είναι κλειστό και παρατηρείται ηλεκτρικό ρεύμα.
Συνήθως τα διαλύματα αποτελούνται από έναν διαλύτη (συνήθως το νερό) και μια διαλυμένη ουσία.
Θεωρήστε το παρακάτω παράδειγμα:
Σε ένα διάλυμα θειικού οξειδίου του χαλκού και νερού τοποθετούμε δύο ηλεκτρόδια που τα έχουμε συνδέσει με μια πηγή σταθερού ρεύματος και δυναμικού. Το θετικό ηλεκτρόδιο, η άνοδος, θα είναι συνδεδεμένη με τον θετικό πόλο της πηγής ενώ η άνοδος, το αρνητικό ηλεκτρόδιο, με τον αρνητικό. Στο διάλυμα υπάρχουν τα παρακάτω ιόντα:
και από το θειικό οξείδιο του χαλκού και από το νερό
Τα θετικά φορτισμένα ιόντα θα κατευθυνθούν προς την κάθοδο όπου και θα πάρουν ηλεκτρόνια για να μετατραπούν σε ουδέτερα άτομα. Τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα θα κατευθυνθούν προς την άνοδο όπου και θα δώσουν τα παραπάνω ηλεκτρόνιά τους. Έτσι, τα κατιόντα παίρνουν ηλεκτρόνια από την κάθοδο τα οποία αναπληρώνονται από την άνοδο και έτσι κλείνει το κύκλωμα. Τα φαινόμενα αγωγιμότητας παρατηρούνται κυρίως λόγω του θειικού οξειδίου.
Ισχύουν τα παρακάτω:
1. Όσο πιο μεγάλη είναι η συγκέντρωση των ιόντων στο διάλυμα τόσο πιο έντονα θα είναι τα ηλεκτρικά φαινόμενα. 2. Για μεγαλύτερο δυναμικό, τα φορτία στην άνοδο και στην κάθοδο μεγαλώνουν και άρα πιο έντονα έλκονται τα ιόντα του διαλύματος παράγοντας μεγαλύτερο ρεύμα. 3. Όσο πιο μεγάλη είναι η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων τόσο πιο πολύ χρόνο χρειάζονται τα ιόντα να ταξιδέψουν προς αυτά και άρα το ρεύμα του κυκλώματος ελαττώνεται.
Ο Νόμος της Ηλεκτρόλυσης
Ο νόμος της ηλεκτρόλυσης συσχετίζει τη μάζα που εναποτίθεται στα ηλεκτρόδια με το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα.
Στο παραπάνω παράδειγμα που αναφέραμε, ας θεωρήσουμε για μια στιγμή ότι τα μόνα ιόντα που υπάρχουν στο διάλυμα είναι τα κατιόντα. Αυτά θα κατευθυνθούν, όπως είπαμε, προς την κάθοδο (το αρνητικό ηλεκτρόδιο) και εκεί θα πάρουν από αυτή ηλεκτρόνια. Ας υποθέσουμε ότι τα ουδέτερα άτομα δεν αποκολλώνται από την κάθοδο αλλά παραμένουν πάνω της. Η μάζα που εναποτέθηκε στην κάθοδο (M) θα είναι, έτσι, ίση με τον αριθμό των κατιόντων που έφτασαν σε αυτή (Ν) επί τη μάζα κάθε κατιόντος (m):
Το συνολικό φορτίο που θα παρθεί από την κάθοδο (Q)θα είναι ίσο με τον αριθμό των κατιόντων που έφτασαν σε αυτήν (Ν) επί τον αριθμό των ηλεκτρονίων που κάθε κατιόν απορρόφησε (q):
Τα q και m μπορούμε να τα βρούμε από τον περιοδικό πίνακα για ατομικό στοιχείο.
Γνωρίζουμε ότι το ρεύμα ισούται με:
αν τα φορτία κινούνται αναλογικά με τον χρόνο. Οπότε:
Δηλαδή η μάζα που εναποτίθεται στην κάθοδο είναι ανάλογη του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα. Αυτό είναι το βασικό συμπέρασμα του νόμου της ηλεκτρόλυσης του Faraday.
Ιοντοφόρεση
Η ιοντοφόρεση ορίζεται ως η εξαναγκασμένη απορρόφηση ιόντων από ιστούς του ανθρώπινου σώματος μέσω της εφαρμογής DC ηλεκτρικών ρευμάτων.
Τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν μια εξωτερική μεμβράνη από την οποία θα περάσουν τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια. Μια εξωτερική πηγή ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί ν’ αυξήσει την απορρόφηση ιόντων από την κυτταρική μεμβράνη. Για να αναγκάσουμε τα ιόντα ν’ απορροφηθούν από το κύτταρο τοποθετούμε δυο ηλεκτρόδια στο σώμα, ένα θετικά φορτισμένο και ένα αρνητικά. Τα ιόντα που θέλουμε ν’ απορροφηθούν έστω ότι έχουν αρνητικό φορτίο. Τα τοποθετούμε στην κάθοδο (που είναι αρνητικά φορτισμένη) η οποία τα απωθεί και τα στέλνει με δύναμη προς την άνοδο. Κατά την κίνησή τους τα ιόντα θα συγκρουστούν με τα κύτταρα του σώματος και ανάλογα με την δύναμη κρούσης, την κυτταρική μεμβράνη και το μέγεθος και βάρος τους θα απορροφηθούν από τα κύτταρα.
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 07:28 PM
Περί Ηλεκτρόλυσης (το προηγούμενο με σχήματα)
download
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 07:31 PM
Ηλεκτρόλυση
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Ηλεκτρόλυση (λύση δι΄ ηλεκτρισμού), ονομάζεται η διάσπαση μιας ουσίας με τη βοήθεια του ηλεκτρικού ρεύματος.
Η ηλεκτρόλυση αξιοποιείται ειδικά στην εξαγωγή καθαρών μετάλλων από τα μεταλλεύματά τους.
Κατά την ηλεκτρόλυση το νερό διασπάται στα βασικά στοιχεία όπου το αποτελούν, υδρογόνο και οξυγόνο με την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Τα πλεονεκτήματα αυτής της διεργασίας είναι η υψηλής καθαρότητας υδρογόνο που παράγεται. Ωστόσο, αποτελεί ακριβή μέθοδο εξαιτίας του κόστους του ηλεκτρικού ρεύματος το οποίο απαιτείται.
Κατά την ηλεκτρόλυση, στην κάθοδο ιόντα υδρογόνου (πρωτόνια ) ανάγονται σε υδρογόνο ενώ στην άνοδο το νερό οξειδώνεται σε οξυγόνο και πρωτόνια. Οι διεργασίες αυτές περιγράφονται αντίστοιχα από τις παρακάτω αντιδράσεις:
2H+ (aq) + 2e- → H2(g) (κάθοδος)
και
2H2 O(liq) → O2 + 4H+ (aq) + 4e- (άνοδος)
οι οποίες μας δίνουν το συνολικό μηχανισμό της ηλεκτρόλυσης
2H2 O(liq) → O2(g) + 2H2(g)
Πλεονέκτημα της μεθόδου είναι το ότι το παραγόμενο οξυγόνο μπορεί επίσης να εκμεταλλευτεί για βιομηχανική ή άλλη χρήση.
Θεωρητικά 1,23 V εφαρμοζόμενης τάσης αρκούν για τη διεξαγωγή της ηλεκτρόλυσης. Πρακτικά, χρειάζεται περισσότερη τάση (1,55 V με 1,65 V ). Η απόδοση της ηλεκτρόλυσης ορίζεται ως το λόγο του 1,23 V προς την τάση όπου χρησιμοποιείται. Με τάση 1,60 V έχουμε απόδοση
Η αντίδραση της καθόδου, εμπλέκει 4 ηλεκτρόνια και η οξείδωση πραγματοποιείται μέσω μιας σειράς ενδιάμεσων προϊόντων. Σε αυτό οφείλεται η ανάγκη επιπλέον τάσης καθώς η όλη διαδικασία χαρακτηρίζεται από αργό κινητικό μηχανισμό. Η χρήση καταλύτη βοηθάει στη μείωση αυτής της τάσης και επιταχύνει τη διαδικασία. Ένας ιδανικός καταλύτης για την οξείδωση του νερού θα πρέπει να εξισορροπεί την απαιτούμενη ενέργεια του κάθε ενδιάμεσου βήματος και επίσης να εξισορροπεί τους ρυθμούς μεταφοράς κάθε ηλεκτρονίου.
Η απευθείας ηλεκτρόλυση νερού μέχρι και τη δεκαετία του '50 είχε ευρεία χρήση στην παραγωγή υδρογόνου. Σήμερα, ένα μικρό μόνο ποσοστό υδρογόνου παράγεται κατά αυτόν τον τρόπο σε εφαρμογές κυρίως όπου χρειάζεται μικρός όγκος καθαρού υδρογόνου. Ωστόσο παράλληλα παρατηρείται μια αναγέννηση του ενδιαφέροντος με την κατασκευή ολοκληρωμένων συστημάτων ηλεκτρολυτών σε συνδυασμό με εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ηλιακής ή αιολικής).
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 07:47 PM
Electrolysis
From Wikipedia, the free encyclopedia
This article is about the chemical process. For the cosmetic hair removal procedure, see Electrology .
In chemistry and manufacturing, electrolysis is a method of separating bonded elements and compounds by passing an electric current through them. This can be seen in isolating copper compound from its ore.
[edit ] Overview
An ionic compound is dissolved with an appropriate solvent , or melted by heat , so that its ions are available in the liquid. An electrical current is applied between a pair of inert electrodes immersed in the liquid. The negatively charged electrode is called the cathode , and the positively charged one the anode . Each electrode attracts ions which are of the opposite charge . Therefore, positively charged ions (called cations ) move towards the cathode, while negatively charged ions (termed anions ) move toward the anode. The energy required to separate the ions, and cause them to gather at the respective electrodes, is provided by an electrical power supply. At the probes, electrons are absorbed or released by the ions, forming a collection of the desired element or compound.
In electrolysis, the anode is the positive electrode, meaning it has a deficit of electrons; species in contact with the anode can be stripped of electrons (i.e., they are oxidized). The cathode is the negative electrode, meaning it has a surplus of electrons. Species in contact with the cathode tend to gain electrons (i.e., they are reduced).
The amount of electrical energy that must be added equals the change in Gibbs free energy of the reaction plus the losses in the system. The losses can (theoretically) be arbitrarily close to zero, so the maximum thermodynamic efficiency equals the enthalpy change divided by the free energy change of the reaction. In most cases the electric input is larger than the enthalpy change of the reaction, so some energy is released in the form of heat. In some cases, for instance in the electrolysis of steam into hydrogen and oxygen at high temperature, the opposite is true. Heat is absorbed from the surroundings, and the heating value of the produced hydrogen is higher than the electric input. (It is worth noting that the maximum theoretic efficiency of a fuel cell is the inverse of that of electrolysis. It is thus impossible to create a perpetual motion machine by combining the two processes. See water fuel cell for an example of such an attempt.)
A higher current flow (amperage) through the cell means it will be passing more electrons through it at any given time. This means a faster rate of reduction at the cathode and a faster rate of oxidation at the anode. This corresponds to a greater number of moles of product. The amount of current that passes depends on the conductance of the electrodes and electrolyte, though it also depends on how much current the power source itself can generate. Current also makes a difference in that it can shift chemical equilibria by sheer mass action. The processes in an electrolytic cell with just two or three reactants can become very, very complex. Most of the time it is best to search the literature to see what current density works best for a desired process. For instance, metals plated at a certain current density might form a durable and shiny coating on the substrate, while some other current density might form an excessively grainy, dull coating.
A higher potential difference (voltage) applied to the cell means the cathode will have more energy to bring about reduction, and the anode will have more energy to bring about oxidation. Higher potential difference enables the electrolytic cell to oxidize and reduce energetically more "difficult" compounds. This can drastically change what products will form in a given experiment. On a practical level, both current and voltage determine what will form in a cell.
The following technologies are related to electrolysis:
[edit ] Electrolysis of water
Hoffman electrolysis apparatus used in electrolysis of water
One important use of electrolysis of water is to produce hydrogen.
2H2 O(l) → 2H2(g) + O2(g)
This has been suggested as a way of shifting society toward using hydrogen as an energy carrier for powering electric motors and internal combustion engines. (See hydrogen economy . )
Electrolysis of water can be observed by passing direct current from a battery or other DC power supply (e.g. computer power supply 5 volt rail) through a cup of water (in practice a saltwater solution increases the reaction intensity making it easier to observe). Using platinum electrodes, hydrogen gas will be seen to bubble up at the cathode , and oxygen will bubble at the anode . If other metals are used as the anode, there is a chance that the oxygen will react with the anode instead of being released as a gas. For example using iron electrodes in a sodium chloride solution electrolyte, iron oxide will be produced at the anode, which will react to form iron hydroxide. When producing large quantities of hydrogen, this can significantly contaminate the electrolytic cell - which is why iron is not used for commercial electrolysis.
The energy efficiency of water electrolysis varies widely. The efficiency is a measure of what fraction of electrical energy used is actually contained within the hydrogen. Some of the electrical energy is converted to heat, a useless by-product. Some reports quote efficiencies between 50–70%[1] This efficiency is based on the Lower Heating Value of Hydrogen. The Lower Heating Value of Hydrogen is thermal energy released when Hydrogen is combusted. This does not represent the total amount of energy within the Hydrogen, hence the efficiency is lower than a more strict definition. Other reports quote the theoretical maximum efficiency of electrolysis. The theoretical maximum efficiency is between 80–94%.[2] . The theoretical maximum considers the total amount of energy absorbed by both the hydrogen and oxygen. These values only refer to the efficiency of converting electrical energy into hydrogen's chemical energy. The energy lost in generating the electricity is not included. For instance, when considering a power plant that converts the heat of nuclear reactions into hydrogen via electrolysis, the total efficiency is more like 25–40%.[3]
About four percent of hydrogen gas produced worldwide is created by electrolysis, and normally used onsite. Hydrogen is used for the creation of ammonia for fertilizer via the Haber process , and converting heavy petroleum sources to lighter fractions via hydrocracking . There is some speculation about future development of hydrogen as an energy carrier.
[edit ] Experimenters
Scientific pioneers of electrolysis included:
More recently, electrolysis of heavy water was performed by Fleischmann and Pons in their famous experiment , allegedly resulting in anomalous heat generation and the controversial claim of cold fusion .
[edit ] First law of electrolysis
In 1832 , Michael Faraday reported that the quantity of elements separated by passing an electrical current through a molten or dissolved salt was proportional to the quantity of electric charge passed through the circuit. This became the basis of the first law of electrolysis .
[edit ] Second law of electrolysis
Faraday also discovered that the mass of the resulting separated elements was directly proportional to the atomic masses of the elements when an appropriate integral divisor was applied. This provided strong evidence that discrete particles of matter existed as parts of the atoms of elements.
[edit ] Industrial uses
Electrolysis has many other uses:
Electrometallurgy is the process of reduction of metals from metallic compounds to obtain the pure form of metal using electrolysis. For example: sodium hydroxide in its molten form is separated by electrolysis into sodium and oxygen, both of which have important chemical uses. (Water is produced at the same time.)
Anodization is an electrolytic process that makes the surface of metals resistant to corrosion . For example, ships are saved from being corroded by oxygen in the water by this process. The process is also used to decorate surfaces.
A battery works by the reverse process to electrolysis. Humphry Davy found that lithium acts as an electrolyte and provides electrical energy.
Production of oxygen in spacecraft . The oxygen that astronauts breathe in space is produced by electrolysis of water, using solar panels as a source of electrical energy.
Electroplating is used in layering metals to fortify them. Electroplating is used in many industries for functional or decorative purposes, as in vehicle bodies and nickel coins.
Production of hydrogen for fuel, using a cheap source of electrical energy.
[edit ] See also
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 07:50 PM
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 07:55 PM
ELECTROLYSIS
Introduction:
Electrolysis takes place in an electrolytic cell, the simplest form of which is shown below:
The components which make contact with the electrolyte are called ELECTRODES . The electrode which is attached to the negative pole of the battery, and which supplies electrons to the electrolyte, is called the CATHODE . Reduction takes place at the cathode.
The electrode which is attached to the positive pole of the battery, and which accepts electrons from the electrolyte, is called the ANODE . Oxidation takes place at the anode.
When a direct electric current is passed through an ELECTROLYTE (such as a molten salt or an aqueous solution of a salt, acid or base), chemical reactions take place at the contacts between the circuit and the solution. This process is called ELECTROLYSIS
.
Various reactions take place at the electrodes during electrolysis. In general, reduction takes place at the cathode , and oxidation takes place at the anode .
Electrolysis is a hugely important process - many elements were discovered by electrolysis of their salts (the alkali metals, for example), and it is used industrially in a number of ways:
The extraction of metals, notably aluminium, magnesium, and sodium.
The preparation of halogens, for example chlorine.
The refining of metals, such as copper and zinc.
At the electrodes, ions become discharged, or the anode may become oxidized and pass into solution. INERT ELECTRODES are electrodes which do not undergo any change during electrolysis. Platinum and carbon are frequently used when inert electrodes are required.
Let us consider what happens when a fairly concentrated solution of copper(II) chloride (CuCl2 ) is electrolyzed in the cell shown below, where the electrodes are made of carbon:
When the current is flowing, the following is seen to happen:
Metallic copper is deposited on the cathode
Chlorine gas is evolved at the anode.
At the cathode , electrons are supplied to cations, which migrate to the cathode. The Cu2+ cation is discharged by accepting electrons. At the anode , electrons are supplied to the anions, which migrate to the anode. The half reactions are
Generally speaking, prediction of the nature of the products is complicated by (i) concentration effects and (ii) the rate at which the oxidation and reduction of different ions takes place. Standard electrode potentials can give a rough guide as to what may happen.
As a guide, in fairly concentrated aqueous solution, metals with a positive (reduction potential) will be formed at the cathode. Otherwise, hydrogen is formed by reduction of water or of the H+ ion. Halogens (chlorine, bromine and iodine) are formed at the anode when aqueous solutions of halides are electrolyzed. The sulphate ion is not discharged (oxidized) at the anode in aqueous solution, rather, oxygen is formed by oxidation of water or of the OH- ion. Thus, electrolysis of sulphates produce oxygen at the anode.
Electrolysis of water:
Water may be electrolyzed in the apparatus shown below. Pure water is however a very poor conductor of electricity, and one has to add dilute sulphuric acid in order to have a significant current flow.
The electrodes consist of platinum foil. The electrolyte is dilute sulphuric acid. Hydrogen gas is evolved at the cathode, and oxygen at the anode.
The ratio, by volume , of hydrogen to oxygen, is exactly 2:1.
Remember that electron flow in the circuit is opposite to the conventional current flow. Thus, the positive pole of a battery supplies electrons to the cathode of the electrolytic cell. The reaction at the cathode (tube A) is the reduction of protons:
Oxidation takes place at the anode (tube B). There are two anions competing to give up their electrons, namely sulphate (SO4 2- ), and hydroxide (OH- ) from the ionization of water. The oxidation of OH- according to the reaction
has a standard electrode potential of -0.40V, compared to the oxidation of sulphate (-0.17V), and consequently, OH- will be oxidized preferentially. The overall reaction is therefore
Extraction of aluminium:
Aluminium is obtained by the electrolytic reduction of its molten oxide, alumina (Al2 O3 ). Because alumina has a very high melting point (2045 ΊC), the mineral cryolite (Na3 AlF6 ) is added to lower the melting point in order that the elctrolysis may be carried out at about 950 ΊC. The electrolytic cell has carbon anodes and a carbon cathode (which forms the lining of the tank in which the electrolysis takes place). Carbon dioxide is formed at the anodes, and aluminium at the cathode. It is heavier than the molten alumina/cryolite mixture, and sinks to the bottom of the cell, where it is tapped off. The procedure is known as the Hall-Heroult process .
Aluminium extraction is very demanding on electrical current (typically, 800 V and 70 000 A), and is economical only where power is cheap.
Electrorefining of copper:
When copper is first obtained by reduction of its ores, it is cast as impure slabs or ingots, called blister copper . In the electrorefining process, the blister ingots are used as anodes in an electrolytic cell, where an acid solution of copper (II) sulphate is used as electrolyte. Initially, the cathodes consist of thin sheets of pure copper.
During electrolysis, copper passes into solution from the anodes, (leaving the impurities, normally containing silver, gold and platinum) as an anode slime , which sinks to the bottom of the cell. The anode reaction is
At the cathode, copper (II) ions are discharged and the pure copper sheet becomes coated with an increasingly thick layer of very pure copper:
Electroplating:
>Electroplating consists of depositing a thin layer of a metal on another, either for protection or for the sake of appearance. Typically, a brass or nickel object is coated with a layer of silver by making use of electrolysis of a silver solution, using the object to be coated as the cathode:
The anode consist of pure silver, and the cathode is the object to be plated. The electrolyte is a mixure of silver nitrate with potassium cyanide.
The reactions are:
At the anode: Ag Ag+ + e-
At the cathode: Ag+ + e- Ag
The cyanide ensures a low concentration of silver ions, a condition for providing the best plating results.
Faraday's laws of electrolysis:
Faraday's first law may be stated as follows:
Faraday's First Law of Electrolysis
"The amount of any substance deposited, evolved, or dissolved at an electrode is directly proportional to the amount of electrical charge passing through the circuit."
The amount of electricity passing through the circuit in a given time is the number of moles of electrons passing through the circuit in that time, and the charge Q is related to the current I by
The charge on the electron is 1.602 x 10-19 C, and Avogadro's number is 6.023 x 1023 . It follows that one mole of electrons is 9.65 x 104 C. This quantity is known as the Faraday or Faraday's constant (F) .
Worked example
Faraday's second law may be stated as follows:
Faraday's Second Law of Electrolysis
"The mass of different substances produced by the same quantity of electricity are directly proportional to the molar masses of the substances concerned, and inversely proportional to the number of electrons in the relevant half-reaction."
This means that z moles of electrons are needed to discharge an ion Xz+ or Xz- .
In the apparatus below,
1 Faraday will discharge 9 g Al (1/3 mole), 20 g Ca (1/2 mole) and 23 g Na (1 mole).
The relevant half reactions are:
Al3+ + 3e- Al Ca2+ +2e- Ca Na+ + e- Na
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 08:04 PM
Με τη μέθοδο αυτή μπορούν να διαχωριστούν μόρια DNA, RNA και πρωτεϊνών με κριτήριο το μήκος τους. Χρησιμοποιείται ιδιαιτέρως στο διαχωρισμό τμημάτων DNA που έχουν προκύψει μετά από επεξεργασία με περιοριστικές ενδονουκλεάσες. Τα δείγματα DNA τοποθετούνται σε μια χαραγή που έχει δημιουργηθεί στο ένα άκρο μιας πλάκας από πήκτωμα αγαρόζης και καλύπτονται από ένα ρυθμιστικό διάλυμα. Με την τοποθέτηση ηλεκτροδίων στα άκρα της πλάκας εξασφαλίζεται η εφαρμογή τάσης μεταξύ τους. Η τάση αυτή έχει ως αποτέλεσμα τη μετακίνηση των διαφόρων θραυσμάτων DNA προς το θετικό πόλο, καθώς αποτελούνται από νουκλεοτίδια που είναι αρνητικά φορτισμένα (η φωσφορική ομάδα λόγω απόδοσης πρωτονίων φέρει αρνητικό φορτίο.) Επειδή όμως η ταχύτητα μετακίνησης ενός θραύσματος εξαρτάται από το μέγεθός του (τα μεγάλα θραύσματα κινούνται αργότερα από τα μικρά) σε μια δεδομένη χρονική στιγμή τα μικρότερα θραύσματα «προπορεύονται» έναντι των μεγαλυτέρων κατά την κίνησή τους προς το θετικό πόλο, με αποτέλεσμα να μπορούν να διακριθούν μεταξύ τους.
Mε τη μέθοδο αυτό τα θραύσματα που έχουν προκύψει από την επεξεργασία ενός μορίου DNA με μια περιοριστική ενδονουκλεάση διαχωρίζονται με βάση την απόσταση που έχουν διανύσει από την άνοδο. Η σύγκριση μάλιστα της απόστασης που διένυσαν τα θραύσματα που έχουν προκύψει, με την απόσταση που διανύουν στάνταρ θραύσματα γνωστού μεγέθους, πληροφορεί για το μέγεθος των πρώτων. Για παράδειγμα ένα θραύσμα που έχει μετακινηθεί κατά 20 mm από την άνοδο έχει μήκος 910 ζ. βάσεων περίπου. Βεβαίως για να γίνουν αντιληπτά τα θραύσματα του DNA πρέπει να έχουν βαφεί ή επισημανθεί με ραδιενεργό ισότοπο και να φωτογραφηθούν ή να έχουν επισημανθεί με ένα φθορίζον μόριο και να εκτεθούν σε υπεριώδες φως.
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 08:07 PM
Ηλεκτροφόρηση
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Με το όνομα ηλεκτροφόρηση , φέρεται η ηλεκτρική εκείνη μέθοδος διαχωρισμού των στερεών σωματιδίων από το υγρό ενός κολλοειδούς .
Με τη μέθοδο αυτή διοχετεύεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ηλεκτροδίων σε ένα κολλοειδές με αποτέλεσμα τα στερεά σωματίδια που περιέχει να συγκεντρώνονται σε ένα ηλεκτρόδιο.
Μεγάλη εφαρμογή της ηλεκτροφόρησης γίνεται στη «γενετική ταυτοποίηση » χάριν της οποίας απομονώνονται ίχνη της ουσίας DNA που περιέχεται σε κάθε έμβια ύλη. Έτσι εκ της μοναδικότητας που παρέχει το σχήμα DNA για κάθε άνθρωπο μπορεί να εξακριβωθεί η ταυτότητά του από ελάχιστα δείγματα δέρματος, αίματος, τριχών κ.ά.
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 08:11 PM
Electrophoresis
From Wikipedia, the free encyclopedia
For specific types of electrophoresis (for example, the process of administering medicine, iontophoresis ), see electrophoresis (disambiguation) .
Electrophoresis is the movement of an electrically charged substance under the influence of an electric field. This movement is due to the Coulomb force , which may be related to fundamental electrical properties of the body under study and the ambient electrical conditions by the equation given below. F is the Coulomb force, q is the charge carried by the body, E is the electric field [1] :
.
The resulting electrophoretic migration is countered by forces of friction such that the rate of migration is constant in a constant and homogeneous electric field:
Where v is the velocity and f is the frictional coefficient.
The electrophoretic mobility μ is defined as followed.
The expression above applied only to ions at a concentration approaching 0 and in a non-conductive solvent. Polyionic molecules are surrounded by a cloud of counterions which alter the effective electric field applied on the ions to be separated. This renders the previous expression a poor approximation of what really happens in an electrophoretic apparatus.
The mobility depends on both the particle properties (e.g., surface charge density and size) and solution properties (e.g., ionic strength , electric permittivity , and pH ). For high ionic strengths, an approximate expression for the electrophoretic mobility (m².V/s) is given by the Smoluchowski equation,
,
where ε is the dielectric constant of the liquid (–), ε0 is the permittivity of free space (C².N.m-2 ), η is the viscosity of the liquid (Pa.s), and ζ is the zeta potential (i.e., the electrokinetic potential, taken as equal to the surface potential) of the particle (V).
[edit ] Applications
Application of electrophoresis in DNA analysis
Gel electrophoresis is an application of electrophoresis in molecular biology. Biological macromolecules – usually proteins , DNA , or RNA – are loaded on a gel and separated on the basis of their electrophoretic mobility. (The gel greatly retards the mobility of all molecules present.)
Electrophoretic displays (EPD's) are a class of information display that form images by electrophoretic motion of charged, colored pigment particles. Products incorporating electrophoretic displays include the Sony Librie electronic book reader, and the iRex iLiad e-newspaper tablet, both of which use electrophoretic films manufactured by E Ink Corporation .
Electrophoresis is also used in the process of DNA fingerprinting. Certain DNA segments that vary vastly among humans are cut at recognition sites by restriction enzymes (restriction endonuclease ). After the resulting DNA fragments are run through electrophoresis, the distance between bands are measured and recorded as the DNA "fingerprint."
Coatings, such as paint or ceramics, can be applied by electrophoretic deposition . The technique can even be used for 3-D printing.
[edit ] Electrophoretic mobility
The electrophoretic mobility , often called Electrical mobility or just 'mobility', describes the motion of charged species in a fluid due to an external electric field. The velocity of the ion is proportional to its charge and to the electric field. The mobility is the proportionality coefficient.
The definition of the electrophoretic mobility (represented by the Greek letter nu ) is:
in [mol s/kg]
where u is the ion velocity due to the electric field E , z is the ion charge and F the Faraday constant .
Another simpler definition commonly used is:
in [m2 /(V·s)]
where u is the ion velocity due to the electric field E .
[edit ] Nernst Einstein equation
The value of the mobility can be found from the diffusion coefficient thanks to the Nernst Einstein equation:
where D is the ion diffusion coefficient , R is the universal gas constant and T is the absolute temperature .
[edit ] References
Wikimedia Commons has media related to:
^ John R. Taylor, Chris D. Zafiratos, and Michael A. Dubson, "Modern Physics for Scientists and Engineers," Prentice Hall, Upper Saddle River, 2004.
http://gslc.genetics.utah.edu/units/activities/electrophoresis/
W.B. Russel, D.A. Saville, and W.R. Schowalter, "Colloidal Dispersions," Cambridge University Press, Cambridge UK, 1989.
Voet and Voet, Biochemistry, John Whiley & sons. 1990.
Jahn, G. C., Hall, D.W., and Zam, S. G. 1986. A comparison of the life cycles of two Amblyospora (Microspora: Amblyosporidae) in the mosquitoes Culex salinarius and Culex tarsalis Coquillett. J. Florida Anti-Mosquito Assoc. 57, 24–27.
Khattak MN, Matthews RC. Genetic relatedness of Bordetella species as determined by macrorestriction digests resolved by pulsed-field gel electrophoresis. Int J Syst Bacteriol. 1993 Oct;43(4):659-64.
Barz, D.P.J., Ehrhard. P., Model and verification of electrokinetic flow and transport in a micro-electrophoresis device, Lab Chip, 2005, 5, 949 - 958.
ISO electrophoresis
[edit ] External links
[edit ] See also
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 08:17 PM
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
CRSMARAM
Hierarchy:
Joined: 17/09/2006
Posts/Uploads: 2492
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 08:21 PM
Electrophoresis
Introduction Electrophoresis is a
separations technique that is based on the the mobility of ions in an electric field. Positively charged ions migrate towards a negative electrode and negatively-charged ions migrate toward a positive electrode.For safety reasons one electrode is usually at ground and the other is biased positively or negatively. Ions have different migration rates depending on their total charge, size, and shape, and can therefore be separated.
Instrumentation An electrode apparatus consists of a high-voltage supply, electrodes, buffer, and a support for the buffer such as filter paper, cellulose acetate strips, polyacrylamide gel, or a capillary tube. Open capillary tubes are used for many types of samples and the other supports are usually used for biological samples such as protein mixtures or DNA fragments. After a separation is completed the support is stained to visualize the separated components.
Resolution can be greatly improved using isoelectric focusing. In this technique the support gel maintains a pH gradient. As a protein migrates down the gel, it reaches a pH that is equal to its isoelectric point. At this pH the protein is netural and no longer migrates, i.e, it is focused into a sharp band on the gel.
Schematic of zone electrophoresis apparatus
Specific electrophoretic techniques
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
sofouli
Hierarchy:
Joined: 18/10/2006
Posts/Uploads: 199
Read about "Hierarchy Bonus"
Posted: 30/08/2007 09:16 PM
| Back to top |
|
Reply | |
Upload | | Go Back
| | Forums
| | Virtual Folders (Up/Downloads)
| | Create your Free Account
|
| Back to top |
Write your message here
and post it! Notice:
You
are able to post/produce a document by typing its code in a mixed
or a single mode: simple text plus HTML, or
simple text only either HTML only. You can also select and
then copy any document
(HTML, word, simple text, etc) and paste it in the editor's area, to post it
in its original format. Use the editor's buttons to format
your text (font family, font size, font color, etc) , to
insert a table, a picture or to transform some text's words
to a link's words. Before you post please click on the
"Preview" button to view your document and finally post it
upon your satisfaction. For further information about the use
and the functionalities of the editor, please visit the
site's help (you will find there some examples too).
teleDOS LTD - DEPT. OF NUCLEAR
& ENVIRONMENTAL ENGINEERING / TECHNOLOGY.
RADIATION PERSONAL teleDOSIMETRY, AEROSOLS (PM10/PM2.5) PERSONAL
teleDOSIMETRY,
RADIATION DETECTION & MEASUREMENT, NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS,
SPECIAL MEASUREMENTS,
DEEP ANALYSIS PROJECTS, INDUSTRIAL / ENVIRONMENTAL PROJECTS, SPECIAL
PROJECTS,
HI-TECH SOLUTIONS.
do you have the problem? ... we have the solution!
contact us by Sorry, you need Javascript on to email us.
Attention: The whole web service is running
on an experimental basis and the policy may change at any time.