Kaj je elektroliza? Anoda in katoda. Fizikalno-kemični proces

Za dolgo časa ljudje ni uspelo, da bi dobili veliko čistih snovi v prosti obliki. Kot so na primer:

• kovine;
• baze;
• kloro;
• vodik;
• vodikov peroksid;
• Organsko klor in drugi.

So prejeli bodisi visoko vsebnost nečistoč, iz katerih je bilo mogoče znebiti, ali ne sintetizira sploh. Toda povezava je zelo pomembna za uporabo v industriji in vsakdanjem življenju. Toda z odkritjem procesa, kot elektrolizo, naloga ogromnih razsežnosti je bila rešena. Danes se uporablja ne le za sintezo, ampak tudi za mnoge druge procese.

Kaj je elektroliza? Ker se to zgodi, nekatere faze nakopičil, kaj je glavna prednost te metode, poskusite razumeti potek članka.

Kaj je elektroliza?

Da bi odgovorili na to vprašanje, moramo najprej poskušati razumeti terminologijo in nekatere osnovne fizikalne in kemijske pojme.

1. DC - se usmerja tok elektronov, ki izvirajo iz vseh virov električne energije.
2. Elektrolit - snov, katere rešitev je sposobna izvesti električni tok.
3. Elektrode - plošča določenih materialov, med seboj povezanih, ki gredo električne energije po sebi (anoda in katoda).
4. Redoks reakcija - proces, pri katerem pride do spremembe v stopnji oksidacije udeležencev. To pomeni, nekateri ioni oksidirajo in povečati vrednost stopnjo oksidacije, medtem ko se zmanjša, to znižanje.

Ob pojasniti vse te pogoje, lahko odgovorite na vprašanje, kaj je elektrolizo. Ta proces redoks, ki obsega prehajanje enosmerni tok skozi raztopino elektrolita in se zaključi s sproščanjem različnih izdelkov na elektrodah.

Enostavna namestitev, ki jih lahko imenujemo electrolyzer, vključuje le nekaj sestavin:

• dva kozarca z elektrolitom;
• trenutni vir;
• dve elektrodi sta med seboj povezani.

Industrija uporablja veliko bolj kompleksno avtomatizirano zasnovo, ki omogoča, da pridobijo veliko število proizvodov - elektrolizo kopeli.

elektrolize proces je precej zapleteno, je predmet številnih teoretičnih zakoni in prihodkov glede na vrstni red in pravila. Za pravilno napovedati rezultate, so vsi zakoni in mogoče prehod se naučili dobro.

Teoretične osnove procesa

Najpomembnejši temeljne kanoni, na kateri stoji elektrolize - zakoni Michael Faraday - slavni fizik, znan po svojem delu na področju električnega toka in vsi spremljajoči procesi.

Vsa ta pravila dva, od katerih vsaka opisuje bistvo procesov v elektrolizi.

Prvi zakon

Prvo pravo Faraday, katerega formula je napisan kot m = kI * At, je, kot sledi.

Masa snovi odvajajo na elektrodi je neposredno sorazmerna z električno energijo, ki so padle skozi elektrolit.

Formula je razvidno, da je M - masa materiala I - jakost toka, At - čas, v katerem je sprejet. Vključeni so tudi vrednost K, ki se imenuje elektrokemijski ekvivalent spojine. Ta vrednost je odvisna od narave same spojine. K je številčno enaka masi snovi, ki se sprosti ob elektrode prek elektrolita pri vožnji eno enoto električnega naboja.

Drugo pravilo elektrolizo

Drugi zakon Faraday, katerega formula - m = M * I * At / n * F, je, kot sledi. Elektrokemična ekvivalent spojine (k) je neposredno sorazmeren z njegovo molsko maso in obratno sorazmerna valenca snovi.

Zgoraj formula je rezultat umik vseh United. To zajema bistvo drugi zakon elektrolize. M - molska masa spojine I - jakost toka sejemo celotnega procesa, At - skupni čas elektrolizo, F - Faradayev konstanta, n - elektroni, ki so vključeni v proces. Njihovo število je enako odgovoren za iona sodelovala v postopku.

zakoni Faraday je, da bi razumeli, kaj je elektrolizo, in za izračun potencialnega donosa mas, želeni rezultat je napovedati in vplivajo na potek procesa. Ti predstavljajo teoretično podlago za transformacij.

Koncept anode in njenih vrst

Zelo pomembne so v elektrolizo elektrod. Celoten proces je odvisen od materiala, iz katerega so izdelani, njihove posebne narave in lastnosti. Zato smo podrobneje preučiti vsako od njih.

Anoda - plus ali pozitivna elektroda. To pomeni, da tisti, ki je pritrjen na "+" pola vira napajanja. V skladu s tem so ji iz raztopine elektrolita se bo premaknil negativne ione ali anione. Bodo oksidirajo tukaj, pridobivajo višjo stopnjo oksidacije.

Zato lahko potegnemo malo diagram, ki bo pomagal spomnite anodnih procesov: anode "plus" - anione - oksidacijo. Tako obstajata dve osnovni vrsti elektrode, odvisno od tega, kar bo obrnejo določenega izdelka.

1. Netopni ali inertnim anoda. Tak tip vsebuje elektrodo, ki služi le za prenos elektronov in oksidacije, vendar se ne porabi in ne raztopi. Takšna anode so narejene iz grafita, iridij, platina, ogljik in tako naprej. Z uporabo teh elektrod, lahko kovine proizvajajo v čistih plinov (kisik, vodik, klor in podobno).
2. Topne anoda. Ko oksidativnih procesov je raztopi in vplivajo na izid elektrolize. Osnovni materiali za izdelavo tovrstne elektrode: nikelj, baker, kadmij, svinec, kositer, cink in drugi. Uporaba te anode potrebujejo za elektrolizo procese kovin, galvanizaciji, zaščitne prevleke proti koroziji, in tako naprej.

Bistvo procesov, ki se pojavljajo na pozitivne elektrode se zmanjša za odvajanje najbolj elektro ione smiselno potencial. Ivot zakaj anioni vodikove kisline in hidroksidnih ionov in nato vodo, če je raztopina. Kisik, ki vsebujejo anione v vodni raztopini elektrolita, navadno na anodo ni zaključen, saj voda tako omogoča hitrejši, sprošča kisik.

Katoda in njegove značilnosti

Katoda - je negativno nabit elektroda (zaradi kopičenja elektronov na njej, ko električni tok). To je razlog, zakaj se mu gibljejo pozitivno nabite ione - katione, ki so v fazi rehabilitacije, to je zmanjšati stopnjo oksidacije.

Na voljo je tudi primerno, da se spomnimo sheme katodo "minus" - kationske - okrevanje. Kot material za katode vsebuje:

• nerjavečega jekla;
• baker;
• ogljik;
• medenina;
• železo;
• aluminij in drugi.

To je na ta elektroda gre za kovine okrevanje čistih snovi, ki je eden izmed glavnih načinov za njihovo proizvodnjo industrijsko. Prav tako je mogoče, je prenos elektronov iz anode do katode, in če prvo - topna, se njegove ioni zniža na negativne elektrode. Tukaj je obnova kationov do vodikovega plina _H2. Zato, katoda - je eden od najbolj pomembnih delov v celotnem sistemu elektrolize snovi.

z elektrolizo talin

Z vidika kemičnim postopkom obravnavanega ima enačbo. Z njim je mogoče, da predstavlja celotno vezje na papirju in napovedati izid. Najbolj pomembna stvar, ki jo je treba paziti, da - v prisotnosti ali odsotnosti vodnega okolja in vrsto anode (topnega ali ne).

Če je potrebno, da dobimo naslednje izdelke: alkalijske in zemljoalkalijske kovine, alkalije, aluminij, berilij, anione plinov, ki vsebujejo kisik ne more pa biti vprašanje o elektrolizo raztopine elektrolita. Samo stopi, ker drugače potrebni povezave ne bo deloval. To je razlog, zakaj v industriji pogosto sintezo teh snovi, ki jih uporabljajo suhe brezvodne soli in hidroksidi.

Na splošno velja, stopijo elektroliza Enačba je preprosta in standarda. Na primer, če menimo, in snemanje za kalijevega jodida, bo pogled so naslednje:

Kj = K ^{+ +} I ^-

Katoda (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Anoda ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Postopek Rezultat: Kj = K + I _2.

Podobno bo elektroliza zabeleži vsako kovino, ne glede na svoj potencial elektrode.

Elektroliza vodne raztopine

Ko gre za raztopin elektrolitov, bo rezultat tega procesa je precej drugačna. Konec koncev, je voda postala aktivni udeleženec. Prav tako je mogoče razkrajanja v ionov in odvajajo od elektrod. Zato je v takšnih primerih pomembno elektrod potencialnih ionov. Kot je negativna vrednost manjša, večja je verjetnost hitrejšega oksidacija ali redukcija.

Elektroliza vodne raztopine je odvisna od več pravil, ki jih je treba zapomniti.

1. Anodno Postopki: odvajajo Samo anione vodikovih kislin (razen fluorovodika). Če kisika ion ali fluoridnega iona, nato pa vodo oksidiran do sprosti kisik.
2. Katodne procesi: elektrolizno pridobivanje kovine v elektrokemijsko seriji (do in vključno z aluminijem) na katodi ni mogoče obnoviti zaradi visoke kemijske aktivnosti. Zaradi tega je voda za sprostitev vodika. Kovine iz aluminija in vodikom hkrati povrniti z vodo do enostavnih snovi. Tisti, ki so po vodikom v elektrokemijsko serije (nizko aktivnostjo), takoj reduciramo do enostavnih snovi.

Če upoštevate ta pravila, se lahko prikazujejo nobene elektrolize in izračunati donos. Pri topne anode vezja spreminja in postane bolj zapletena.

elektroliza soli

Ti postopki se uporabljajo za pridobivanje čiste kovine in plinov, saj je tehnološko preprost in ekonomsko najugodnejša. Poleg tega, da proizvodi prihajajo z visoko stopnjo čistosti, kar je pomembno.

Na primer, lahko elektrolitsko pridobivanje bakra hitro ga dobimo v čisti obliki iz raztopine po kateremkoli soli. Najpogosteje uporabljena bakrovega sulfata ali bakrovega sulfata (II) - CuSO _4.

Kot taline ali raztopina soli lahko ekstrahiramo čiste kovine, ki je tako potrebna v skoraj vseh področjih električnih in kovine inženiringa.

Pomen in uporaba proces

Elektroliza - zelo pomemben proces. so v svoji osnovi temelji potrebne tehnične operacije, kot so:

1. rafiniranje kovin.
2. Electroextraction.
3. Galvanizacije.
4. Electrosynthesis.
5. Uporaba antikorozijski premazi in drugi.