За золотую цепочку пять долларов? Гальванопокрытие. Я от этого просто сгораю! Окисление топлива и продуктов
В нашем обществе широко используются электролитические элементы. Сущность их работы состоит в осуществлении за счет электрической энергии химических реакций — восстановления на катоде и окисления на аноде. Главным, хотя и далеко не единственным, примером таких элементов являются перезаряжаемые аккумуляторы. Задумывались ли вы, как получают алюминий, из которого изготовлена алюминиевая кружка? Этот металл добывают из руды, основным компонентом которой является оксид алюминия (глинозем, Al203). Металлический алюминий получают из оксида алюминия при температуре 950-980 °С в электролизере4. Производство алюминия требует большой затраты электроэнергии: для получения 1 т алюминия расходуется около 20 000 кВтч электроэнергии. Собирать старые алюминиевые кружки, расплавлять их и делать из них новые кружки обходится намного дешевле, чем получать металл из руды.
За золотую цепочку пять долларов?Гальванопокрытие
Именно поэтому в алюминиевой промышленности решительно отстаивают необходимость повторного использования этого металла. К тому же это неплохой бизнес.
С помощью электролиза можно разлагать воду. Окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через электролитический элемент, называется электролизом. Уравнение общей реакции, происходящей при электролизе воды, приведено ниже.
2Н20(ж) — 2Н2(г) + 02(г)
Аналогичным образом можно получить металлический натрий и газообразный хлор путем электролиза расплава хлорида натрия.
Кроме того, электролитические элементы используются для получения гальванопокрытий. При этом относительно дорогой металл путем электролиза наносится тончайшим слоем на поверхность относительно дешевого металла. Еще задолго до того, как стали популярны автомобильные бамперы из пластика, металлический хром наносился на стальные бамперы в виде гальванического покрытия. А те «золотые» цепочки, которые можно купить за пять долларов, в действительности изготовлены из какого-либо дешевого металла, а золотым является только тончайший слой их поверхности, полученный с помощью гальванопокрытия. На рис. 9.4 показана схема нанесения серебра на чайник методом гальванопокрытия.
Рис. 9.4. Схема получения гальванопокрытия на чайнике
4 Прибор, в котором проводят электролиз, называют электролизером или электролитической ванной. -Примеч. ред.
Обычно источником электроэнергии этого процесса служит внешний источник тока. В роли катода выступает чайник, а анода — брусок серебра. Этот брусок является источником ионов серебра, которые восстанавливаются на поверхности чайника. Таким способом могут быть получены покрытия из многих металлов и даже некоторых сплавов. Покрытия, нанесенные на металлы методом электролиза, получаются ровными по толщине, прочными, служат долго и стоимость их гораздо ниже той, в которую обошелся бы чистый металл. (Это напоминает мне олимпийского чемпиона, который очень гордился свой золотой медалью, изготовленной из бронзы!)
Я от этого просто сгораю! Окисление топлива и продуктов
Реакции окисления относятся к жизненно необходимым окислительно-восстановительным реакциям, поскольку их важным продуктом является тепло. Благодаря сжиганию угля, древесины, природного газа и нефти обогреваются наши дома и производится большая часть электричества. Окисление бензина, ракетного и дизельного топлива дает энергию нашим транспортным средствам. Кроме того, окисление пищи служит источником энергии для живых организмов.
Задавались ли вы когда-нибудь вопросом о том, каким образом измеряется энергетическое содержимое топлива или пищи? Для этого применяется прибор под названием калориметрическая бомба. Основные компоненты этого прибора показаны на рис. 9.5.
Чтобы измерить энергосодержание топлива, нужно положить в чашу для образца известное количество этого топлива и герметически закрыть емкость с чашей. Воздух из этой емкости выкачивается и замещается чистым кислородом. Чаша помещается в калориметр с известным количеством воды. Измеряется начальная температура этой воды, а затем образец воспламеняется с помощью подведенных проводов для зажигания. Далее, измерив, на сколько увеличилась температура, вычисляют количество калорий высвобожденной энергии.
Калория — это количество энергии, необходимое для того, чтобы увеличить температуру 1 г воды на 1 °С. Например, при полном сгорании большой кухонной спички образуется примерно одна килокалория теплоты. (Более подробные сведения о калориях и измерении энергии приведены в главе 2, «Вещество и энергия».)
Точно так же можно вычислить количество калорий в пище. Полученные результаты химики выражают в калориях или килокалориях, а диетологи — в питательных калориях. Одна питательная калория равна одной килокалории, используемой химиками (1 000 калорий). Сладкая плитка, содержащая 300 питательных калорий дает 300 000 калорий энергии. К сожалению, не вся эта энергия расходуется тотчас, некоторая ее часть откладывается в виде жиров. Что же касается лично меня, то на себе я как раз ношу результат поедания множества сладких плиток.