Co je elektrolýza? Anoda a katoda. Fyzikálně-chemický proces

Po dlouhou dobu lidé se nepodařilo získat spoustu čistých látek ve volné formě. Jako je například:

• kovy;
• zásadám;
• atom chloru;
• atom vodíku;
• peroxid vodíku;
• organický chlor a další.

Dostali buď vysoký obsah nečistot, ze kterých nebylo možné se zbavit, nebo ne syntetizovaný vůbec. Ale spojení je určen pro použití v průmyslu a každodenním životě velmi důležité. Ale s objevem procesu, jako je elektrolýza, úkolem obrovských rozměrů byl vyřešen. V současné době se používá nejen pro syntézu, ale i pro mnoho dalších procesů.

Co je elektrolýza? Jak se to stane, některé z etap nashromáždily, co je hlavní výhodou této metody, snažit se pochopit průběh článku.

Co je elektrolýza?

Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíme nejprve snažit porozumět terminologii a některé základní fyzikální a chemické pojmy.

1. DC - orientovaný proud elektronů pocházejících z jakéhokoli zdroje elektrické energie.
2. Elektrolyt - látka, řešení, které je schopné vést elektrický proud.
3. Elektrody - deska z určitých materiálů, vzájemně propojených, které procházejí elektřinu sebe (anoda a katoda).
4. Redoxní reakce - proces, při kterém dochází ke změně ve stupni oxidace účastníků. To znamená, že některé ionty oxidují a zvýšení hodnoty stupně oxidace, zatímco jiní jsou sníženy, je spouštění.

Po objasnění všech těchto podmínek, můžete odpovědět na otázku, co je elektrolýza. Tento oxidačně redukční proces, který zahrnuje průchod stejnosměrného proudu skrze roztok elektrolytu a je ukončena uvolněním různých produktů na elektrodách.

Snadná instalace, které lze nazvat elektrolyzér, zahrnuje jen několik komponent:

• dvě sklenice s elektrolytem;
• zdroj proudu;
• Obě elektrody jsou vzájemně propojeny.

Výrobní odvětví používá mnohem složitější automatizované konstrukce, která umožňuje získat velké množství produktů - elektrolytické lázně.

Elektrolýza proces je poměrně složitý, je předmětem několika teoretických zákony a postupuje podle pořadí a pravidel. Správně předpovědět výsledek, všechny zákony a možný průchod se naučit dobře.

Teoretické základy procesu

Nejdůležitější základní kánony, na kterém spočívá elektrolýzu - zákony Michael Faraday - slavný fyzik, známý pro jeho práci v oblasti elektrického proudu a všechny doprovodné procesy.

Všechna tato pravidla dva, z nichž každý popisuje podstatu procesů v elektrolýze.

První zákon

První zákon Faraday, vzorec, který je napsán jako m = kI * Dt, je následující.

Hmotnost látky vypouštěné v elektrodě je přímo úměrné elektrické energie, který prošel elektrolytem.

Vzorec ukazuje, že m - je hmotnost materiálu, I - intenzita proudu, At - doba, po kterou je předán. Součástí je hodnota k, která se nazývá elektrochemický ekvivalent sloučeniny. Tato hodnota je závislá na povaze sloučeniny samotné. K je číselně roven hmotnosti látky, která se uvolňuje v elektrodě prostřednictvím elektrolytu při průchodu jedné jednotky elektrického náboje.

Druhé pravidlo elektrolýzy

Druhé právo Faraday, vzorec, který - m = M * I * Dt / n * F, je následující. Elektrochemický ekvivalent sloučeniny (k) je přímo úměrná jeho molární hmotnosti, a nepřímo úměrná mocenství látky.

Výše uvedený vzorec je výsledkem stažení všech United. Zachycuje podstatu druhého zákona elektrolýzy. M - molární hmotnosti Sloučeniny I - intenzita proudu prošel pro celý proces, At - celková doba elektrolýzy, F - Faradayova konstanta, n - elektrony, které jsou zapojeny do procesu. Jejich počet se rovná náboje iontu, se účastní procesu.

Faradayovy zákony pomoci pochopit, co je elektrolýza, a pro výpočet potenciálního výnosu hmotnosti, požadovaného výsledku je předvídat a ovlivňovat průběh procesu. Tvoří teoretický základ transformací.

Koncept anodou a její typy

Velmi důležité jsou při elektrolýze elektrod. Celý proces je závislý na materiálu, ze kterého jsou vyrobeny, jejich specifický charakter a vlastnosti. Proto považujeme podrobněji každý z nich.

Anoda - plus nebo kladné elektrody. To znamená, že ten, který je připojen k „+“ pólem napájecího zdroje. V souladu s tím, aby to z roztoku elektrolytu se bude pohybovat negativní ionty nebo anionty. Budou zde oxidovat, získávat vyšší stupeň oxidace.

Proto můžeme nakreslit malou diagram, který vám pomůže vzpomenout anodických procesů: anodu „plus“ - anionty - oxidaci. Proto existují dva základní typy elektrody, podle toho, který se změní na konkrétní výrobek.

1. Nerozpustná nebo inertní anoda. Takový typ obsahuje elektrodu, která slouží pouze pro přenos elektronů a oxidační procesy, nicméně to není spotřebována a nerozpustí. Takové anody jsou z grafitu, iridium, platina, uhlík a tak dále. Pomocí těchto elektrod, kovy mohou být vyrobeny v čisté plyny (kyslík, vodík, chlor, a tak dále).
2. Rozpustná anoda. Když oxidační procesy se rozpustil a ovlivnit výsledek elektrolýzy. Základní konstrukční materiály tohoto typu elektrody: nikl, měď, kadmium, olovo, cín, zinek a další. Pomocí těchto anody potřeba pro elektrolytické procesy kovů, galvanické pokovování, ochranným povlakem proti korozi, a tak dále.

Podstatou procesů probíhajících na kladné elektrodě se sníží na vypouštět nejvíce elektronegativní ionty smysluplně potenciál. Ivot proč anionty vodíkové kyseliny a hydroxidu iont, a pak vodou, pokud se jedná o řešení. Kyslík obsahující anionty ve vodném roztoku elektrolytu, obvykle na anodě není vypouštěn, protože voda je o to rychleji, uvolňovat kyslík.

Katoda a jeho charakteristiky

Katoda - je záporně nabitá elektroda (v důsledku nahromadění elektronů na to, když elektrický proud). To je důvod, proč se k němu pohybuje kladně nabité ionty - kationty, které podstupují rehabilitaci, to znamená, že snížení stupně oxidace.

K dispozici je také relevantní pro pamatovat schéma katodové „minus“ - kationtů - oprava. Jako materiál pro katodu zahrnují:

• z nerezové oceli;
• měď;
• uhlíku;
• mosaz;
• železo;
• hliník a další.

To je na tato elektroda je na kovy vymáhání čistých látek, který je jedním z hlavních způsobů jejich výroby průmyslově. Je také možné, že přenos elektronů od anody ke katodě, a v případě, že první - rozpustný, jeho ionty jsou sníženy na záporné elektrodě. Zde je obnova kationtů do plynného vodíku _H2. Proto je katoda - je jednou z nejdůležitějších částí v celkovém schématu elektrolýzy látek.

elektrolýza tavenin

Z hlediska chemického procesu uvažovaného má rovnici. S ním lze reprezentovat celý okruh na papíře a predikovat výsledek. Nejdůležitější věc, kterou byste měli věnovat pozornost - přítomnost nebo nepřítomnost vodního prostředí a typu anody (rozpustné nebo ne).

V případě potřeby získat následující produkty: s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin, alkálie, hliník, berylium, anionty plyny obsahující kyslík nemůže pak být otázkou o elektrolýze roztoku elektrolytu. Jen tát, protože jinak požadované připojení nebude fungovat. To je důvod, proč v tomto odvětví často syntetizují tyto látky, za použití jim sušině soli a hydroxidy.

Obecně platí, že tavenina elektrolýza rovnice je poměrně jednoduché a standardní. Například, pokud vezmeme v úvahu, a nahrát ji na jodid draselný, pohled bude následující:

KI = K ^{+ +} I ^-

Katoda (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Anoda ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Proces Výsledek: Ki = K + I _2.

Podobně, elektrolýza zaznamená žádný kov, bez ohledu na jeho elektrody potenciálu.

Elektrolýza vodného roztoku

Pokud jde o elektrolytu řešení, bude výsledek tohoto procesu být zcela odlišný. Koneckonců, voda se stává aktivním účastníkem. To je také schopné disociovat na ionty a vypouštěn z elektrod. Proto se v takových případech důležité elektrod možných iontů. Než jeho negativní hodnota nižší, tím větší je pravděpodobnost, že rychlejší oxidace nebo redukce.

Elektrolýza vodného roztoku se řídí několika pravidly, které musí být do paměti.

1. Anodické procesy: vypouštěné jen anionty vodíkových kyselin (kromě fluorovodíku). Pokud kyslíkovou iontu nebo fluoridového iontu, pak se přidá voda bude oxidovat na uvolnění kyslíku.
2. Katodická procesy: elektrolytické kovy v elektrochemické řadě napětí (až do a včetně hliníku) na katodě není možné obnovit v důsledku vysoké chemické aktivity. Tím se voda k uvolnění vodíku. Kovy z hliníku na vodík obnovit současně s vodou, aby se jednoduchými látek. Ty, které jsou po vodíkem v elektrochemické řadě (nízká aktivita), snadno podléhají redukci na jednoduché látky.

Pokud budete postupovat podle těchto pravidel, můžeme vykreslit jakoukoliv elektrolýzu a výpočet výnosu. V případě, že rozpustné anody obvodu kolísá a stává mnohem složitější.

elektrolýza soli

Tyto postupy se používají pro získání čistých kovů a plynů, protože je technologicky jednoduchý a ekonomicky výhodný. Kromě toho produkty se dodávají s vysokým stupněm čistoty, což je důležité.

Například, elektrolytické získávání mědi z rychle jej získat v čisté formě z roztoku jakékoliv soli. Nejčastěji se používá síran měďnatý nebo síran měďnatý (II) - CuSO _4.

Jako tavenina nebo roztok soli může být získán čistý kov, který je tak nezbytné, prakticky ve všech odvětvích elektrických a kovové inženýrství.

Význam a aplikace procesu

Elektrolýza - velmi důležitý proces. Na základně jsou založeny jsou nezbytné technické operace, jako jsou:

1. rafinace kovu.
2. Electroextraction.
3. Galvanické pokovování.
4. Electrosynthesis.
5. Aplikace antikorozních nátěrů a další.