Što je elektroliza? Anoda i katoda. Fizikalno-kemijski postupak

Dugo vremena ljudi nisu uspjeli dobiti puno čistih tvari u slobodnom obliku. Kao što je na primjer:

• metala;
• lužine;
• klor;
• vodik;
• vodikov peroksid;
• Organski klor i drugi.

Primali su visoki sadržaj nečistoća, od kojih je bilo nemoguće riješiti, ili ne sintetizira na sve. No veza je vrlo važno za primjenu u industriji i svakodnevnom životu. No, s otkrivanjem postupka, kao što su elektroliza, zadatak ogromnih razmjera riješen. Danas se koristi ne samo za sintezu, ali i za mnoge druge procese.

Što je elektroliza? Naime, neke od faza nagomilanim, što je glavna prednost ove metode, pokušati razumjeti tijek članka.

Što je elektroliza?

Za odgovor na to pitanje, prvo moramo nastojati razumjeti terminologiju i neke osnovnim fizičkim i kemijskim konceptima.

1. DC - usmjereno strujanje elektrona podrijetlom iz bilo kojeg izvora električne energije.
2. Elektrolit - tvar, od kojih je rješenje sposobna voditi električnu struju.
3. Elektrode - ploča određenih materijala, međusobno povezanih, koje prolaze kroz njih struju (anode i katode).
4. Redoks reakcije - proces u kojem je došlo do promjene u stupnju oksidacije sudionika. To jest, neki ioni oksidiraju i povećati vrijednost stupnja oksidacije, dok su ostali smanjeni, spuštanja.

Nakon što je pojasnio sve ove uvjete, možete odgovoriti na pitanje što je elektroliza. Ovaj postupak redoks, obuhvaća prolazak istosmjerne struje kroz otopinu elektrolita i prestaje oslobađanje različitih proizvoda na elektrodama.

Jednostavna instalacija, koji se može nazvati electrolyzer, uključuje samo nekoliko komponenti:

• dvije čaše s elektrolit;
• tekući izvora;
• dvije elektrode su međusobno povezani.

Industrija koristi znatno složeniji automatizirani dizajn, omogućava dobivanje velikog broja proizvoda - elektrolizom kupke.

Postupak elektrolize je prilično složen, uz nekoliko teorijskih zakonima i nastavlja se prema redoslijedu i pravila. Za ispravno predvidjeti ishod, svi zakoni i moguće prolaz biti dobro naučili.

Teoretski temelji postupka

Najvažniji temeljna topovi na kojima počiva elektrolizom - zakoni Michael Faraday - poznati fizičar, poznat po svom radu na području električne struje i sve prateće procese.

Sva ta pravila dva, od kojih svaki opisuje suštinu procesa u elektrolize.

Prvi zakon

Prvi zakon Faraday, čija je formula napisan kao m = Kl * Dt, je kako slijedi.

Masa tvari ispuštaju u elektroda izravno je proporcionalna električne energije, koji je prošao kroz elektrolit.

Formula pokazuje da je m - masa materijala, i - struja intenzitet, At - vrijeme za koje je prošlo. Također je uključen vrijednost K, koja se naziva elektrokemijske ekvivalenta spoja. Ova vrijednost ovisi o prirodi samog spoja. K je brojčano jednaka masi tvari koja se oslobađa na elektrode kroz elektrolit kad prolazi jednu jedinicu električnog naboja.

Drugo pravilo elektrolize

Drugi zakon Faraday, čija je formula - m = M * I * AT / n * F, je kao što slijedi. Elektrokemijski ekvivalent spoja (k) je izravno proporcionalni molarnom masom, i obrnuto proporcionalno valenciji tvari.

Gore navedena formula je rezultat povlačenja svih United. Ona snima bit drugog zakona elektrolize. M - molekulska masa spojeva, i - struja intenzitet prošlo za cijeli postupak, At - ukupno vrijeme elektrolize, F - Faradayev konstanta, n - elektrona koji su uključeni u proces. Njihov broj je jednak naboju iona, sudjelovao u tom procesu.

Faradayev zakon koji će vam pomoći shvatiti što je elektroliza, i za izračunavanje potencijalnog prinosa po težini, željeni rezultat je predvidjeti i utjecati na tijek procesa. Oni čine teorijske osnove transformacije.

Koncept anode i njegove vrste

Vrlo su važni u elektrolizu elektroda. Cijeli proces ovisi o materijalu od kojeg su izrađene, njihovu specifičnu prirodu i svojstva. Stoga smatramo detaljnije svaki od njih.

Anoda - plus ili pozitivna elektroda. To jest, onaj koji je priključen na „+” pol izvora struje. Prema tome, do nje elektrolita otopine će se pomaknuti ili negativnih iona anione. Oni će oksidirati ovdje, dobiva veći stupanj oksidacije.

Prema tome, možemo izvući malo dijagram koji će vam pomoći zapamtiti anodne procese: anodu „plus” - anione - oksidaciju. Tako postoje dvije osnovne vrste elektrode, ovisno o tome koji će se određeni proizvod.

1. Netopljiva ili inertno anoda. Takav tip sadrži elektrodu koji služi samo za prijenos elektrona i oksidacijskih procesa, no to se ne koristi, a ne otopi. Takvi anode izrađene su od grafita, iridij, platina, ugljika i tako dalje. Korištenjem ovih elektroda, metali mogu se proizvesti u čistim plinovima (kisik, vodik, klor i tako dalje).
2. Topljivi anoda. Kad oksidativni procesi raspustio i utjecati na ishod elektrolize. Osnovni materijali za izradu ove vrste elektrode: nikal, bakar, kadmij, olovo, kositar, cink i drugi. Korištenje ove anode treba za elektrolitičko procesa metala, galvansko, zaštitni premaz protiv korozije, i tako dalje.

Suština procesa koji se javljaju na pozitivnom elektrode se reducira za ispuštanje najviše elektronegativne iona smisleno potencijal. Ivot zašto anioni vodika kiseline i hidroksid iona, a zatim se voda, ako je otopina. Koji sadrži kisik aniona u vodenu otopinu elektrolita, obično na anodi ne ispušta, budući da voda čini brže otpuštanje kisik.

Katoda i njegove karakteristike

Katoda - je negativno nabijeni elektroda (zbog akumulacije elektrona na to kada električna struja). Zato mu se kreće pozitivno nabijene ione - kationa koji prolaze kroz rehabilitaciju, to jest, smanjiti stupanj oksidacije.

Tu je bitno za zapamtiti shema katodnu „minus” - kationski - oporavak. Kao materijal za katode su:

• od nehrđajućeg čelika;
• bakar;
• ugljik;
• mjed;
• željezo;
• aluminij i drugi.

Ona je na to elektroda dolazi do metala oporavku čistih tvari, koja je jedna od glavnih metoda za njihovu proizvodnju industrijski. Također je moguće prijenos elektrona od anode prema katodi, a ako prvi - topiv, njegovi ioni smanjuju se na negativnoj elektrodi. Ovdje je obnova kationa u plina vodika H _2. Dakle, katodna - jedan je od najvažnijih dijelova u ukupnom poretku elektrolize tvari.

elektrolizom talina

Sa stanovišta kemijskih procesa koji se razmatra ima jednadžbu. Uz to je moguće da predstavlja cijeli krug na papiru i predvidjeti ishod. Najvažnija stvar koju treba obratiti pozornost na - prisutnost ili odsutnost vodeni okoliš i tipu anode (topiv ili ne).

Ako je potrebno da se dobije sljedeće proizvode: alkalijskih i zemnoalkalijskih metala, lužine, aluminij, berilij, anioni plinova koji sadrže kisik ne tada se pitanje o elektrolize iz otopine elektrolita. Samo rastopiti, jer inače potrebne veze neće raditi. To je razlog zašto u industriji često sintetiziraju tih tvari, koristite ih suhom bezvodnom soli i hidroksidi.

Općenito, rastopiti elektrolizom Jednadžba je vrlo jednostavna i standard. Na primjer, ako uzmemo u obzir i snimiti ga za kalij jodid, pogled će biti sljedeći:

KI = K ^{+ +} I ^-

Katoda (K) "-" K ^+, K + 1 = ⁰ e

Anoda ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Postupak Rezultat: Ki = I K + _2.

Slično tome, elektrolizom će snimiti bilo koji metal bez obzira na njegovu elektrode potencijala.

Elektrolizom vodene otopine

Kada je riječ o otopinama elektrolita, ishod postupka biti će sasvim drukčiji. Uostalom, voda postaje aktivni sudionik. Također mogu odvojiti na ione i prazniti od elektroda. Stoga, u takvim slučajevima važno elektrodni potencijal iona. Od njegova negativna vrijednost niža, to je veća vjerojatnost bržeg oksidacije ili redukcije.

Elektrolizom vodene otopine podliježe nekoliko pravila koja se moraju napamet.

1. Procesi anodne: ispuštaju samo anioni vodikom kiselina (osim fluorovodik). Ako iona kisika ili fluorid iona, ona voda može se oksidirati oslobađanje kisika.
2. Katodnog procesa: elektro metala u elektrokemijskom nizu (do uključivo od aluminija) na katodi ne može vratiti zbog visoke kemijske aktivnosti. To čini voda za oslobađanje vodika. Od metala aluminija vodik obnovljena istovremeno s vodom na jednostavne supstance. Oni koji su nakon vodikom u elektrokemijskim serije (niska aktivnost), lako proći redukciju na jednostavan tvari.

Ako slijedite ova pravila, možemo prikazati bilo elektrolizom i izračunati prinos. U slučaju topljive anodnog kruga varira i postaje mnogo složenije.

elektrolize soli

Ovi procesi su korišteni za dobivanje čistih metala i plinova, jer je tehnološki jednostavno i ekonomski korisno. Osim toga, proizvodi dolaze s visokim stupnjem čistoće, što je važno.

Na primjer, od bakra elektrodobitka brzo može dobiti u čistom obliku iz otopine bilo koje soli. Najčešće koristi bakar sulfat ili bakar sulfat (II) - _{4 CuSO.}

Kao taljevina ili otopina soli može se izdvojiti čisti metal, koji je tako potrebno u gotovo svim sektorima električkog i metala inženjering.

Značenje i primjena procesa

Elektroliza - vrlo važan proces. Na svojoj bazi temelje su potrebne tehničke operacije, kao što su:

1. metalna prerada.
2. Electroextraction.
3. Galvansko.
4. Electrosynthesis.
5. Primjena za zaštitu od korozije premazima i drugi.