Name: electroplating with electrolytic cells
Uploaded: 2020-03-26T07:22:26.000Z
Duration: 2 min 52 s
Channel: JoVE

تعتبر التفاعلات الكهروكيميائية حيوية للعديد من العمليات في التكنولوجيا وجسم الإنسان وتتضمن نقل الإلكترونات من نوع كيميائي إلى آخر. تسمى هذه التفاعلات تفاعلات الأكسدة الاختزال أو تفاعلات الأكسدة والاختزال. 
عندما يفقد النوع الإلكترونات ، فإنه يخضع للأكسدة ، ونقول إنه يتأكسد. عندما يكتسب النوع الإلكترونات ، فإنه يخضع للاختزال ، ونقول إنه ينخفض. في الخلية الجلفانية الكهروكيميائية ، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال تلقائيا ، والتي تولد طاقة كهربائية. ومع ذلك ، في الخلية الإلكتروليتية ، يتم تطبيق الطاقة الكهربائية ، مما يؤدي إلى حدوث تفاعلات الأكسدة والاختزال. 
تتكون الخلية الإلكتروليتية من محلول تفاعل يسمى المنحل بالكهرباء ، والذي يحتوي على أي أنواع كيميائية مؤكسدة أو مختزلة بالإضافة إلى الأيونات اللازمة لتمكين تدفق الإلكترون. تحتوي الخلية الإلكتروليتية على قطبين معدنيين مغمورين في المحلول الإلكتروليتي. تربط الدائرة الخارجية القطبين ، مما يكمل الدائرة ويمكننا من تطبيق الجهد أو التيار. 
التيار أو الجهد المطبق هو ما يتسبب في حدوث التفاعل الكهروكيميائي. يحدث نصف تفاعل الأكسدة في الأنود ، ويحدث نصف تفاعل الاختزال عند الكاثود. لمساعدتك على التمييز بين الاثنين ، تذكر عبارة "القط الأحمر" ، والتي تعني "التخفيض عند الكاثود". 
لكن كيف نحدد أي قطب كهربائي؟ يمكننا استخدام جهد الاختزال القياسي للأقطاب الكهربائية المعدنية ، وهو مقياس لميل المعدن إلى فقدان الإلكترونات. كلما زادت إمكانات الاختزال ، زادت احتمالية تقليل المعدن. 
لنفترض أننا وضعنا قطبا كهربائيا فضيا وكهربائيا نحاسيا في خلية إلكتروليتية وطبقنا التيار الكهربائي. يتمتع القطب الفضي بإمكانية اختزال أعلى ، لذلك يتم تقليله ويعمل ككاثود. يحتوي القطب النحاسي على إمكانات اختزال أقل ، لذلك يتأكسد ويعمل كأنود. 
أحد استخدامات الخلايا الإلكتروليتية هو إجراء الطلاء الكهربائي ، وهو تفاعل يتأكسد فيه معدن واحد ثم يتم تقليله على سطح معدن آخر. نظرا لأن الأنود هو المعدن الذي يقوم بالطلاء ، في مثالنا من الفضة والنحاس ، فإن القطب الفضي مطلي بطبقة رقيقة من النحاس. 
في هذا المختبر ، ستقوم بتجميع خلية كهربائية وإجراء عملية الطلاء الكهربائي عن طريق طلاء مفتاح نحاسي بالنحاس.

الخلايا الإلكتروليتية

الكيمياء الكهربائية
الكيمياء الكهربائية هي فرع من فروع الكيمياء يصف ويقيس العلاقة بين الطاقة الكهربائية والتغير الكيميائي. تتضمن التفاعلات الكهروكيميائية حركة الإلكترونات من نوع إلى آخر. إذا كان التفاعل عفويا ، فقد ينتج عنه تيار متولد. إذا لم يكن التفاعل تلقائيا ، فيمكن أن يكون مدفوعا بتطبيق التيار. 
في الكيمياء الكهربية ، التفاعل الرئيسي هو تفاعل الأكسدة والاختزال ، والذي يسمى تفاعل الأكسدة والاختزال. يتكون تفاعل الأكسدة والاختزال من تفاعلين أنصفين. الأكسدة ، حيث تفقد مادة تعرف باسم العامل المختزل الإلكترونات ، والاختزال ، حيث تكتسب مادة تعرف باسم العامل المؤكسد الإلكترونات. تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال دائما في أزواج وتغير حالات أكسدة الذرات في الجزيئات المعنية. طريقة سهلة لتذكر هذه العلاقة هي من خلال OIL-RIG الهوائية: Oxidation Is Losing – Reduction Is G aining. 
<h4>الخلايا الكهروكيميائية</h4>
تستخدم الخلية الكهروكيميائية لقياس أو تحفيز التفاعلات الكهروكيميائية. يتكون من عدة مكونات: غرفة تحتوي على محلول التفاعل ، وقطبين موصلين ، ومحلول إلكتروليت موصل ، ودائرة خارجية. هناك نوعان من الخلايا الكهروكيميائية. أحدهما هو الخلية الإلكتروليتية ، التي تستخدم الطاقة الكهربائية لدفع تفاعل غير تلقائي. في هذا النوع من الخلايا ، يتم توفير الطاقة الكهربائية من مصدر طاقة خارجي. 
النوع الآخر من الخلايا هو الخلية الجلفانية ، والتي تستخدم تفاعلا كهروكيميائيا عفويا لتوليد الطاقة الكهربائية. يطلق على القطبين اسم الأنود والكاثود ، ويتم توصيلانهما بواسطة دائرة خارجية. تمتلئ غرفة التفاعل بإلكتروليت ، مما يعزز مرور الأيونات بين الأقطاب الكهربائية. في الخلية الجلفانية ، يكمل جسر الملح الدائرة من خلال السماح بتدفق الأيونات بين المحاليل الإلكتروليتية التي تحتوي على الأقطاب الكهربائية. في الخلية الإلكتروليتية ، لا يوجد جسر ملحي لأن الأقطاب الكهربائية عادة ما تكون في نفس المحلول الإلكتروليتي. 
يحدث تفاعل الاختزال عند الكاثود ، بينما يحدث تفاعل الأكسدة في الأنود. يتم تذكر هذا باستخدام "القط الأحمر" الاستذكاري ، مما يعني أن أحمر يحدث في cat }hode. 
<h4>الخلايا الإلكتروليتية</h4>
عادة ما تحتوي الخلايا الإلكتروليتية على غرفة تفاعل واحدة تحتوي على محلول المنحل بالكهرباء. عادة ما يكون المنحل بالكهرباء محلولا مائيا يحتوي على أيونات أو أملاح مذابة. تعزز الأيونات الموجودة في المنحل بالكهرباء حركة الأيونات والإلكترونات عبر المحلول. 
عند تطبيق جهد خارجي ، تنجذب الأيونات الموجودة في المنحل بالكهرباء إلى القطب الكهربائي بشحنة معاكسة. هذا هو المكان الذي يحدث فيه نصف التفاعل. يفقد الأنود الإلكترونات أثناء الأكسدة ، بينما يكتسب الكاثود الإلكترونات أثناء الاختزال. 
الطلاء الكهربائي هو عملية تستخدم خلية إلكتروليتية. الطلاء الكهربائي هو عملية يتم فيها ترسيب معدن واحد على سطح قطب كهربائي ، وعادة ما يكون معدنا آخر. أظهر العالم البريطاني مايكل فاراداي ، الذي سمي ثابت فاراداي باسمه ، العلاقة المولية بين أيون الطلاء الكهربائي المشحون والتيار الكهربائي. النظر إلى نصف رد الفعل المحدد للفضة:
Ag+ + 1e- → Ag
يتطلب الأمر شامة واحدة من الإلكترونات ، يتم توفيرها بواسطة تيار خارجي ، لتقليل مول واحد من كاتيونات الفضة إلى فضة صلبة. لذلك ، يمكن أن يحدد القياس المتكافئ نصف التفاعل كمية مادة الطلاء الكهربائي المستخدمة لكمية معروفة من الإلكترونات. تذكر أن الكهرباء لا تقاس على أساس مولات الإلكترونات بل بالأحرى في الكولوم ، التي سميت على اسم المهندس الفرنسي تشارلز أوغستين دي كولوم. واحد كولوم هو كمية الكهرباء التي تمر عبر دائرة كهربائية ب 1 أمبير من التيار على مدى فترة 1 ثانية ، والتي تستند إلى مبدأ الشحنة الأولية ، أو الشحنة التي يحملها إلكترون واحد. لذلك يمكن لاكتشاف فاراداي أن يربط التيار الكهربائي بعدد المولات التي يغطيها كاتيون الطلاء الكهربائي: 
F = eNA
F هو ثابت فاراداي ، e هي الشحنة الأولية المعبر عنها بالكولوم ، و N A هو رقم أفوجادرو. لذلك ، يتم التعبير عن ثابت فاراداي على أنه عدد الكولوم لكل مول وتبلغ قيمته 96485 كولوم لكل مول. كيف يمكننا تحديد عدد مولات الإلكترونات المنقولة إلى القطب بناء على التيار؟ استخدام الشحنة الكهربائية Q وتعريف الكولوم: 
<img src="/CDNSource/lm/labs/53/53_Concepts_3.jpg">
الشحنة الكهربائية تساوي التيار بالأمبير (I) مضروبا في الوقت بالثواني التي سمح للتيار بالتدفق. بقسمة Q على ثابت فاراداي ، الذي يحتوي على وحدات كولوم لكل مول:
<img src="/CDNSource/lm/labs/53/53_Concepts_4.jpg">
تسمح لنا هذه المعادلة بحساب عدد مولات الإلكترونات وبالتالي تحديد مقدار كاتيون الطلاء الكهربائي الذي تم تقليله. 
في الطلاء الكهربائي ، يتكون المعدن من ألواح الأنود ، أو يغطي الكاثود في طبقة رقيقة من المعدن. تعتمد كمية المعدن المطلي على كمية التيار المطبق بالإضافة إلى عدد مولات كاتيون الطلاء الكهربائي المتاح. يحفز مصدر الطاقة الخارجي ، مثل البطارية ، تدفق الإلكترونات من الأنود إلى الكاثود ، ومن الطرف الموجب إلى الطرف السالب على البطارية. 
على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك خلية إلكتروليتية بها قطب نحاسي ، ومفتاح نحاسي يعمل كقطب ثان ، ومحلول مائي من كبريتات النحاس كإلكتروليت. هنا ، يتم طلاء النحاس من المنحل بالكهرباء والقطب النحاسي على المفتاح النحاسي. 
لكي يتم ترسيب المعدن النحاسي على المفتاح النحاسي ، يجب أن يتأكسد القطب النحاسي الصلب لتكوين أيونات النحاس. بعد ذلك ، يتم تقليل الكاتيونات النحاسية من كل من القطب الكهربائي والإلكتروليت من المحلول لتشكيل نحاس صلب على المفتاح النحاسي. 
Cu2+ + 2e- → Cu(s)
يتم استقبال إلكترونات التفاعل من الطرف السالب للبطارية. وبالتالي ، يحدث تفاعل الاختزال عند المفتاح النحاسي ، بينما يحدث تفاعل الأكسدة عند القطب النحاسي. يزيد محلول كبريتات النحاس المركز والمحمض من الذوبان ؛ لذلك ، كلما زاد تركيز المحلول ، انخفضت المقاومة وزاد التيار. في المقابل ، يسمح التيار العالي بحدوث المزيد من طلاء أيونات النحاس على المفتاح النحاسي. 
تميل بعض المعادن بشكل أكبر من غيرها إلى فقدان الإلكترونات. جهد القطب القياسي (E °) للمادة هو مقياس ميل المادة إلى فقدان الإلكترونات. المعدن ذو أعلى إمكانات اختزال لديه أعلى ميل لفقدان الإلكترونات. وبالتالي ، يتم طلاؤه بالكهرباء أولا. 
<h4>المراجع</h4>
<ol>
	<li style="font-size:17px">كوتز ، جي سي ، تريتشيل جونيور ، بي إم ، تاونسند ، جي آر (2012). الكيمياء والتفاعل الكيميائي. بلمونت ، كاليفورنيا: بروكس / كول ، Cengage Learning. </li>
	<li style="font-size:17px">سيلبربيرج ، ماجستير (2009). الكيمياء: الطبيعة الجزيئية للمادة والتغيير. بوسطن ، ماساتشوستس: ماكجرو هيل. </li>
</ol>

الكيمياء الكهربائية
الكيمياء الكهربائية هي فرع من فروع الكيمياء يصف ويقيس العلاقة بين الطاقة الكهربائية والتغير الكيميائي. ...

Education

JoVE Lab Manual

Chemistry

الكيمياء

Electrolytic Cells

electroplating with electrolytic cells

Electrochemistry links electrical energy with chemical change, and electrolytic cells show how electricity can drive a nonspontaneous reaction. In these reactions, electrons move from one species to another. The key chemistry is a redox reaction, or oxidation-reduction reaction, which happens in two half-reactions.

Oxidation is the loss of electrons, and reduction is the gain of electrons. The substance that loses electrons is the reducing agent, and the substance that gains electrons is the oxidizing agent. Redox reactions always occur in pairs and change the oxidation state of the atoms involved. A simple memory aid is OIL-RIG: oxidation is losing, reduction is gaining.

An electrochemical cell is used to measure or cause electrochemical reactions. It includes a reaction chamber, two conductive electrodes, a conductive electrolyte, and an external circuit. The two main types are electrolytic cells and galvanic cells. An electrolytic cell uses outside electrical energy to drive a nonspontaneous reaction, while a galvanic cell uses a spontaneous reaction to produce electrical energy. The electrodes are the anode and cathode, and the reaction at the cathode is reduction while the reaction at the anode is oxidation. This is often remembered with “Red Cat,” which means reduction occurs at the cathode.

Electrolytic cells usually have one reaction chamber filled with an electrolyte solution. The electrolyte is often an aqueous solution with ions or dissolved salts. These ions help charge move through the solution. When voltage is applied, ions move toward the electrode with the opposite charge, and the two half-reactions occur there. The anode loses electrons during oxidation, and the cathode gains electrons during reduction.

A major use of an electrolytic cell is electroplating. In electroplating, one metal is deposited as a thin layer on the surface of another electrode. Michael Faraday showed the link between the charge of the ions being plated and the electrical current. For silver, the half-reaction is Ag+ + 1e- -&gt; Ag, so one mole of electrons reduces one mole of silver cations to solid silver. This means half-reaction stoichiometry can be used to calculate how much plating occurs for a known amount of charge.

Electricity is measured in coulombs, not in moles of electrons. One coulomb is the amount of electricity that passes through a circuit with 1 ampere of current in 1 second. Faraday’s constant connects these ideas. It is equal to the elementary charge times Avogadro’s number, and it has a value of 96485 coulombs per mole. The electrical charge is found by multiplying current, I, by time in seconds, and dividing Q by Faraday’s constant gives the moles of electrons transferred.

This relationship shows how current controls electroplating. The amount of metal plated depends on the current applied and on how much electroplating cation is available. An external power source, such as a battery, pushes electrons from the anode to the cathode and from the positive terminal to the negative terminal on the battery. In a copper plating example, a copper electrode, a brass key, and aqueous copper sulfate are used. Copper from the electrode and from the solution is deposited onto the brass key.

For copper to coat the key, the solid copper electrode must first be oxidized to copper ions. Then copper cations in the solution are reduced to solid copper on the brass key, following Cu2+ + 2e- -&gt; Cu(s). The electrons come from the negative terminal of the battery. So the brass key is the site of reduction, and the copper electrode is the site of oxidation. A concentrated and acidified copper sulfate solution increases solubility, lowers resistance, and raises the current, which allows more copper to plate onto the key.

Some metals lose electrons more easily than others. The standard electrode potential, E°, measures a substance’s tendency to lose electrons. In electroplating, the metal with the highest reduction potential has the highest tendency to lose electrons, so it is plated first.

Electroplating with Electrolytic Cells

lab techniques

Measuring with Accuracy in the Lab

Measuring with accuracy in the lab starts with careful records, the right tools, and correct reading of data. Scientists use lab notebooks to record how an experiment was done. These notes include the amounts of materials used and each step of the procedure. Without that record, an experiment cannot be repeated in the same way. Balances and glassware are used to measure solids and liquids for experiments. The precision of a measurement depends on the equipment used. Digital balances show the...

scientific measurement and lab skills

Graphs, Curve Fit, and Standard Deviation

Two-dimensional graphs help students compare an independent variable with a dependent variable in science data. In a chemistry example, temperature is the independent variable and volume is the dependent variable. After data are collected, the relationship between the two measurements must be quantified so it can be evaluated and compared with other relationships. A graph can also show when no relationship exists between the two variables. To make a two-dimensional graph, each data point needs...

stoichiometry, product yield, and limiting reactants

stoichiometry-product-yield-and-limiting-reactants

Balancing Equations and Reactant Limits

Chemical equations show how reactants change into products during a reaction. Stoichiometry is the study of the relative amounts of reactants and products. It is based on the Law of Conservation of Mass, which says matter is neither created nor destroyed. Because atoms are only rearranged, the number and identity of atoms must match on both sides of a reaction. That is why a chemical equation must be balanced. A balanced equation has the same number of atoms for each element in the reactants...

redox reactions

Oxidation States in Redox Reactions

Oxidation states help identify redox reactions. In a redox reaction, oxidation is the loss of one or more electrons, and reduction is the gain of one or more electrons. These reactions are often tracked by changes in oxidation state, also called oxidation number. Each atom in a molecule has an oxidation state. This number shows how oxidized an atom is compared with its free elemental form. It is written as the charge an atom would have if every bond were purely ionic. In that model, bonding...

ideal gas law

Gas Laws Behind the Ideal Gas Equation

The ideal gas equation brings together the main gas laws used in chemistry. Gases have molecules that are far apart, so their behavior is described with four measurable variables: pressure, volume, number of moles, and temperature. The ideal gas law links these variables with the gas constant, R, which equals 8.314 J·K−1 mol−1. Boyle’s law describes the link between pressure and volume. When temperature and the number of moles stay constant, pressure and volume change in opposite directions.

acid and base concentrations

Acids, Bases, and pH in Titration

Acids, bases, and pH explain how acidic or basic a solution is. An Arrhenius acid releases hydrogen ions when it dissolves in water, while an Arrhenius base releases hydroxide ions. These reactions also create conjugate partners: an acid forms a conjugate base after losing hydrogen, and a base forms a conjugate acid after losing hydroxyl. Every acid has a conjugate base, and every base has a conjugate acid. pH measures the amount of hydrogen ions in a solution. The pH scale runs from 0 to 14...

buffers

Buffer pH and the Common Ion Effect

Buffer solutions help keep pH steady when acids or bases are added. In water, an Arrhenius acid (HA) dissociates into hydrogen ions, H+, and a conjugate base, A-. More hydrogen ions make a solution more acidic and lower its pH. An Arrhenius base (BOH) dissociates into a conjugate acid, B+, and hydroxide ions, OH-. Strong acids and strong bases usually change pH a lot because they react completely in water and raise the amount of H+ or OH-. Buffers reduce those pH changes. A buffer usually...

enthalpy of reaction

Reaction Heat, Hess’s Law, and Calorimetry

Reaction heat is explained through enthalpy, Hess’s law, and calorimetry. These ideas show how heat moves during chemical reactions and how scientists measure it. Thermodynamics is the study of heat energy and other forms of energy, such as work. Its laws are used across science, from biology to physics. The first law says energy is conserved in an isolated system. Energy can change form, such as thermal energy becoming work, but it cannot be created or destroyed. The second law of...

solubility

Solubility in Water and Other Solvents

Solubility describes how much of a solute can dissolve in a specific solvent. It is usually reported as solute mass per solvent volume or as solute mass per solvent mass. For example, sodium chloride has a solubility of 36 g per 100 mL of water at room temperature. If solubility is given by solvent mass, that mass must be converted to volume for later calculations. Temperature changes solubility. Sodium carbonate dissolves at about 7 g per 100 mL of water at 0 °C, 22 g per 100 mL at room...

metal flame emission

Flame Test Metal Color Clues

Flame testing uses a metal sample and a flame to identify a substance by its color. Each element gives off a characteristic light emission in the flame, so the color can help distinguish one element from another. This same idea appears in fireworks, where different metal components create different colors. The color comes from energy absorbed by the metallic component. When a species absorbs energy, that energy can go into translation, vibration, rotation, or electron excitement. Electron...

balmer series

Hydrogen Emission Lines

Hydrogen emission lines show how electrons move between fixed energy levels in the Bohr model. Niels Bohr proposed this model for the hydrogen atom in 1913. In this model, an electron can only occupy certain orbits, and it cannot exist between them. These energy states are labeled with the quantum number n. The ground state is n = 1. Higher values, such as n = 2, 3, 4, and so on, are excited states. An electron changes state only by absorbing or emitting energy equal to the difference between...

beer's law

Absorbance Spectra and Beer-Lambert Analysis

Absorbance spectra and the Beer-Lambert Law show how light can be used to study molecules in solution. When light hits a substance, it may be absorbed, transmitted, or reflected. A substance often interacts with a range of wavelengths, and each wavelength can affect the molecules or atoms in a different way. When a molecule absorbs light, that energy can be used for translation, vibration, rotation, or electron excitement. Electron excitement is especially important in spectroscopy because it...

concentration dependence

Reaction Order and Rate Constants

Chemical kinetics describes the speed of a chemical reaction. The rate depends on the reaction mechanism, the complexity of the reaction, and the number of reactants involved. Reactant concentration also affects how fast a reaction happens. The rate law is the experimental relationship that connects these factors to reaction rate. In the rate law, each reactant contributes through a reaction order. The general form is r = k[A]^m[B]^n for aA + bB + ... → cC. Here, r is the reaction rate, k is...

temperature dependence

Reaction Rate, Arrhenius, and Catalysts

Chemical kinetics explains how fast a reaction happens and why that speed changes. The reaction rate is the speed of a chemical reaction. It is defined as the change in concentration of a reactant or product over time. Reaction speed depends on several factors, including the concentration of the reactants and the temperature of the reaction. Each reactant affects the rate in a specific way. That relationship is described by the rate law. The rate law is an equation that connects the...

galvanic cells

Battery Power from Redox Reactions

Electrochemistry studies how chemical change and electrical energy are linked. In this branch of chemistry, electrons move from one species to another. That movement can either produce current or be driven by an applied current. The main reaction in electrochemistry is the oxidation-reduction, or redox, reaction. A redox reaction has two half-reactions. Oxidation is the loss of electrons, and reduction is the gain of electrons. These changes also shift the oxidation state of each substance. The...

electrolytic cells

Electrochemistry links electrical energy with chemical change, and electrolytic cells show how electricity can drive a nonspontaneous reaction. In these reactions, electrons move from one species to another. The key chemistry is a redox reaction, or oxidation-reduction reaction, which happens in two half-reactions. Oxidation is the loss of electrons, and reduction is the gain of electrons. The substance that loses electrons is the reducing agent, and the substance that gains electrons is the...

proper lab notebook keeping

Recording a Reproducible Lab Experiment

Accurate lab notebook records are essential in science and organic chemistry labs. Without clear notes, descriptions, quantities, and observations, an experiment cannot be repeated or checked. Good record keeping supports reproducibility, which means other people can follow the same work and get similar results. A laboratory notebook is useful in school labs, research settings, and industry. It can also become a legal record when an idea, process, substance, or technique is patented and...

basic organic chemistry techniques

Organic Lab Glassware and Safe Handling

Organic chemistry labs use specific glassware, careful weighing steps, and controlled heating to keep reactions safe and accurate. Beakers and Erlenmeyer flasks are often used for mixing or holding solvents, but they are not meant for measuring volume unless only an approximate amount is needed. Volumetric glassware is used when a precise volume matters. This group includes graduated cylinders, volumetric pipettes, and volumetric flasks. A graduated cylinder is commonly used in the organic lab...

melting points

How Impurities Change Melting Points

Melting point helps identify an organic compound by showing the temperature where a solid turns into a liquid at 1 atmosphere of pressure. It is a physical property, like solubility, density, color, and electronegativity. Because the exact start of melting is hard to measure, the result is reported as a range. The lower end is when the first drops of liquid appear. The upper end is when the last solid has melted. Scientists compare this range with literature values to help identify a compound. <br...

boiling points

Boiling Point and Vapor Pressure

Boiling point and vapor pressure are key physical properties of a liquid. For a pure compound, the boiling point can help identify the substance. In experiments, the boiling point is usually recorded as a range because exact values are hard to measure and may differ by a few degrees from the literature value. Vapor pressure explains why a liquid boils. In a sealed container, some molecules at the liquid surface gain enough energy to escape into the gas phase. At the same time, some gas...

recrystallization

Purifying Crystals by Solubility

Purifying crystals by solubility is a key organic chemistry technique. Recrystallization uses differences in solubility to separate a desired solid product from starting materials, solvent, and impurities. It is one of the three standard purification methods, along with distillation and extraction. Solubility is the maximum amount of a substance that can dissolve in a fixed volume of solvent at a given temperature. Different solutes dissolve in different solvents, and their behavior can vary...

extraction

Separating Mixtures with Solvent Extraction

Solvent extraction is a common way to separate and isolate a target compound in organic chemistry. In this process, a solute moves from one phase to another so it can be separated from unreacted starting materials or impurities. Extraction is also useful when a product is dissolved in a reaction solvent that is hard to remove by evaporation, such as a solvent with a high boiling point. There are three main types of extraction. In solid-liquid extraction, the solute moves from a solid phase...

simple distillation

Separating Liquids by Boiling Point

Separating liquids by boiling point is the goal of distillation. A miscible mixture contains liquids that mix evenly, and it can be heated so that the more volatile liquid evaporates first. Volatility is a liquid’s tendency to vaporize, and boiling begins when bubbles form in the liquid phase. In a closed container, liquid and vapor can reach equilibrium, which means the rate of vaporization equals the rate of condensation. The pressure from the vapor above the liquid is called vapor pressure.

steam distillation

Steam Distillation and Low-Boiling Separation

Steam distillation is a separation method for temperature-sensitive organic compounds. It works best when the organic compound is immiscible in water, meaning the two liquids do not mix. The method helps remove the organic molecule from a non-volatile contaminant without using the higher temperatures needed for many other separations. In steam distillation, the immiscible mixture is heated until both water and the volatile organic compound distill together. The vapor rises to a condenser,...

thin-layer chromatography

TLC Separation by Polarity

Thin-layer chromatography (TLC) separates compounds in a mixture by polarity. It uses the same basic parts as other chromatography methods: a stationary phase, a mobile phase, and the solute. In TLC, the stationary phase is a thin coating on a plate instead of material packed into a column. The stationary phase in most TLC systems is polar silica gel, a form of silicon dioxide. Its surface has OH groups that can form hydrogen bonds. The sample is first spotted on a pencil start line with a...

column chromatography

Separating Mixtures by Polarity

Column chromatography separates compounds in an organic chemistry lab by using differences in physical properties. It is especially useful for microscale separations when less than 10 grams of material is available for analysis. The method can separate a mixture based on solubility, polarity, hydrophobicity, size, and charge. Any chromatography system has three main parts: the stationary phase, the mobile phase, and the sample mixture. In column chromatography, the stationary phase is usually...

hydrolysis of an ester

Soap Formation from Triglycerides

Triglycerides are lipids made of a glycerol backbone linked to three fatty acids. They are common in vegetable oils and animal fats. Plant lipids are the basis of vegetable oils, while animal lipids are used as lard or general sources of fats. A fatty acid has a long carbon chain, usually between 12 and 20 carbons, with a weak organic acid at one end. Some fatty acids contain double bonds. These are unsaturated fats. The double bond usually gives the chain a bent, cis shape. As a result,...

synthesis of luminol

Luminol Chemiluminescence in Forensics

Luminol chemiluminescence shows how a chemical reaction can produce light and help with blood detection. Chemical reactions may be endothermic or exothermic, depending on whether they absorb or release heat as reactants become products. The enthalpy of a reaction is the energy difference between reactants and products, or ΔH. A positive ΔH means the reaction is endothermic. A negative ΔH means it is exothermic. Many reactions do not happen in a single step. They can pass through intermediates...

esterification

Ester Formation and Everyday Fragrances

Esters are organic compounds with a carbonyl group attached to an oxygen that connects to another alkyl or aryl group. Their general formula is RCOOR'. They are often made by reacting a carboxylic acid with an alcohol in an esterification reaction. In this process, the hydroxyl group of the acid is replaced by an alkyl or aryl group. Many simple esters have familiar fruit and flower smells because their structures are small and less complex. Formic acid and methanol can combine to form methyl...

identification of unknown aldehydes and ketones

identification-of-unknown-aldehydes-and-ketones

Carbonyl Tests for Aldehydes and Ketones

Aldehydes and ketones are carbonyl compounds, which means they contain a C=O functional group. A ketone has two alkyl or aryl groups attached to the carbonyl carbon. Acetone is the simplest ketone, with two methyl groups. An aldehyde is similar, but it has at least one hydrogen attached to the carbonyl carbon. Formaldehyde is the simplest aldehyde, and acetaldehyde has one hydrogen and one methyl group. The carbonyl carbon in both aldehydes and ketones is electrophilic because the oxygen atom...

uv-vis spectroscopy of dyes

How Dyes Absorb Visible Light

Dyes absorb visible light because their molecular structure lets them interact with specific wavelengths. When light hits a substance, some light is absorbed and the rest is reflected or transmitted. The color we see depends on the wavelength that is reflected. A blue substance reflects blue light, around 430 to 480 nm, and absorbs the complementary orange region, around 590 to 630 nm. Compounds that do not absorb in the visible range appear colorless to the human eye. Light also has energy and...

identifying alcohols

Alcohol Tests for Primary, Secondary, and Tertiary

Alcohol tests can help sort alcohols by structure and reactivity. Alcohols are organic molecules with a hydroxyl group attached to an alkyl or aryl group, written as ROH. If the carbon with the hydroxyl group has one R group, the alcohol is primary. If it has two R groups, it is secondary. If it has three R groups, it is tertiary. Alcohols can also be aromatic when they contain a benzene ring. Phenol is the simplest aromatic alcohol. To identify an alcohol, chemists can use its chemical...

chemistry

Comprehensive, curriculum-focused videos for both instructors and students in introductory chemistry lab courses.

https://cloudfront.jove.com/files/banners/scicat/labbio.jpg

Learn how electrolytic cells drive electroplating, move electrons through redox reactions, and use Faraday’s constant to calculate plated metal.

Electroplating with Electrolytic Cells | JoVE K12

استعد لتدريس الخلايا الإلكتروليتية من خلال هذا الدليل الإرشادي للمدرسين لمدة 3 دقيقة. يغطي خطوات التحضير الأساسية لمختبر Chemistry على JoVE Lab Manual.

تحضير المدرّس لـ الخلايا الإلكتروليتية في Chemistry - أكثر من 2.2K مشاهدة | JoVE Lab Manual

اتبع إجراءات الخلايا الإلكتروليتية خطوة بخطوة في فيديو بروتوكول الطالب هذا لمدة 9 دقيقة. جزء من مجموعة Chemistry على JoVE Lab Manual.

بروتوكول الطالب لـ الخلايا الإلكتروليتية في Chemistry - أكثر من 12K مشاهدة | JoVE Lab Manual

Electroplating with Electrolytic Cells

Description

Transcript