Wat is elektrolise? Die anode en katode. Fisies-chemiese proses

Vir 'n lang tyd mense het nie daarin geslaag om 'n baie suiwer stowwe te kry in die vrye vorm. Soos byvoorbeeld:

• metale;
• alkalieë;
• chloor;
• waterstof;
• waterstofperoksied;
• organiese chloor en ander.

Hulle het óf 'n hoë inhoud van onsuiwerhede, waaruit dit onmoontlik om ontslae te raak van, of glad nie gesintetiseer was. Maar die verband is baie belangrik vir gebruik in die nywerheid en die alledaagse lewe. Maar met die ontdekking van 'n proses soos elektrolise, 'n taak van enorme proporsies opgelos is. Vandag is dit nie net gebruik vir die sintese, maar ook vir baie ander prosesse.

Wat is elektrolise? As dit gebeur, 'n paar van die stadiums opgestapel, wat is die grootste voordeel van hierdie metode, probeer om die verloop van die artikel verstaan.

Wat is elektrolise?

Om hierdie vraag te beantwoord, moet ons eers probeer om die terminologie en 'n paar basiese fisiese en chemiese begrippe verstaan.

1. DC - 'n gerigte stroom van elektrone afkomstig van enige bron van elektrisiteit.
2. Elektroliet - stof, oplossing van wat in staat is besig met 'n elektriese stroom is.
3. Elektrodes - plaat van sekere materiale, met mekaar verbind, wat elektrisiteit deurgaan hulself (anode en katode).
4. Die redoksreaksie - 'n proses waarin daar 'n verandering in die graad van oksidasie van die deelnemers. Dit wil sê, 'n paar ione oksideer en die verhoging van die waarde van die graad van oksidasie, terwyl ander is verminder, verlaag dit.

Nadat uitgeklaar al hierdie terme, kan jy die vraag van wat is elektrolise beantwoord. Hierdie redoks proses, wat bestaan uit die verbygaan 'n direkte stroom deur die elektroliet oplossing en beëindig word deur die vrylating van verskillende produkte op die elektrodes.

Maklik om te installeer, wat electrolyzer genoem kan word, behels slegs 'n paar komponente:

• twee glase met 'n elektroliet;
• 'n stroombron;
• twee elektrodes met mekaar verbind.

Die bedryf gebruik 'n baie meer komplekse outomatiese ontwerp, sodat groot getalle van produkte te bekom - elektrolise baddens.

elektrolise proses is redelik kompleks, is onderhewig aan verskeie teoretiese wette en opbrengs volgens die orde en reëls. Om die uitslag korrek voorspel, om al die wette en moontlik verloop goed geleer.

Die teoretiese grondslag van die proses

Die belangrikste fundamentele beginsel waarop berus elektrolise - die wette van Michael Faraday - die beroemde fisikus, bekend vir sy werk op die gebied van elektriese stroom en al die gepaardgaande prosesse.

Alle sodanige reëls twee, elk van wat beskryf die essensie van die prosesse in die elektrolise.

Die eerste wet

Die eerste wet van Faraday, die formule van wat geskryf word as m = Ki * Δt, is soos volg.

Massa stof op die elektrode ontslaan is direk eweredig aan elektrisiteit, wat deur die elektroliet geslaag het.

Die formule toon dat die m - is die massa van die materiaal, I - huidige intensiteit, Δt - waartydens dit is verby. Ook ingesluit is die waarde van k, wat die elektrochemiese ekwivalent van die mengsel genoem. Hierdie waarde hang af van die aard van die mengsel self. K is numeries gelyk aan die massa van die stof wat vrygestel by die elektrode deur die elektroliet toe verby 'n eenheid van elektriese lading.

Die tweede reël van elektrolise

Die tweede wet van Faraday, die formule waarvan - m = M: Ek Δt / N * F, is soos volg. 'N elektrochemiese ekwivalent van die mengsel (k) is direk eweredig aan sy molêre massa, en omgekeerd eweredig aan die valensie van die stof.

Bogenoemde formule is die gevolg van die onttrekking van alle United. Dit vang die essensie van die tweede wet van elektrolise. M - molêre massa verbindings, I - huidige intensiteit geslaag vir die hele proses, Δt - totale elektrolise tyd, F - Faraday se konstante, N - elektrone wat betrokke is in die proses. Hulle getal is gelyk aan die lading van die ioon, het deelgeneem aan die proses.

Faraday se wette te help verstaan wat is elektrolise, en om die potensiële opbrengs deur gewig te bereken, die gewenste resultaat is om te voorspel en beïnvloed deur die loop van die proses. Hulle vorm die teoretiese basis van die transformasies.

Die konsep van die anode en sy tipes

Baie belangrik is in die elektrolise elektrodes. Die hele proses is afhanklik van die materiaal waaruit dit gemaak is, hul spesifieke aard en eienskappe. Daarom, kyk ons in meer detail elkeen van hulle.

Anode - plus of positiewe elektrode. Dit wil sê, die een wat aan die "+" pool van die kragbron is aangeheg. Gevolglik, om dit uit die elektroliet oplossing sal negatiewe ione of anione beweeg. Hulle sal hier oksideer, besig om 'n hoër graad van oksidasie.

- anione - oksidasie n anode "plus" Daarom kan ons 'n bietjie diagram wat jou sal help onthou anode prosesse te trek. Daar is dus twee basiese tipes van die elektrode, afhangende van waar 'n bepaalde produk sal op sy beurt.

1. Die onoplosbare of inerte anode. Sulke tipe sluit 'n elektrode wat net dien om elektrone en oksidasie prosesse te dra, maar dit is nie verteer nie en nie opgelos is. Sulke anodes word gemaak van grafiet, iridium, platinum, koolstof en so aan. Die gebruik van hierdie elektrodes, kan die metale word geproduseer in suiwer gasse (suurstof, waterstof, chloor en so aan).
2. Die oplosbare anode. Wanneer oksidatiewe prosesse hy ontbind en invloed op die uitkoms van die elektrolise. Die basiese materiale van konstruksie vir hierdie tipe elektrode: nikkel, koper, kadmium, lood, tin, sink en ander. Die gebruik van hierdie anodes nodig vir elektroraffinering prosesse van metale, elektroplatering, beskermende laag teen roes, en so aan.

Die essensie van die prosesse wat by die positiewe elektrode gereduseer tot die meeste elektronegatiewe ione te kom sinvol potensiaal. Ivot hoekom doen anione waterstof sure en hidroksiedioon, en dan die water, as dit 'n oplossing. Suurstof-bevattende anione in 'n waterige elektroliet oplossing, oor die algemeen by die anode is nie ontslaan nie, aangesien die water maak dit vinniger, suurstof vry te stel.

Die katode en sy eienskappe

Die katode - is 'n negatief gelaaide elektrode (as gevolg van die opeenhoping van elektrone op dit wanneer 'n elektriese stroom). Dit is waarom om hom positief gelaaide ione beweeg - katione wat rehabilitasie ondergaan, dit wil sê, die vermindering van die graad van oksidasie.

Daar is ook pertinent aan skema katode "minus" onthou - katioon - herstel. As die materiaal vir die katode, sluit in:

• vlekvrye staal;
• koper;
• koolstof;
• koper;
• yster;
• aluminium en ander.

Dit is op hierdie elektrode kom by metale herstel van suiwer stowwe, wat een van die belangrikste metodes vir hulle industrieel vervaardig. Dit is ook moontlik die oordrag van elektrone vanaf die anode na die katode, en as die eerste - oplosbare, is sy ione verminder op die negatiewe elektrode. Hier is daar 'n herstel van katione om waterstofgas H _2. Daarom is die katode - is een van die belangrikste dele in die algehele skema van elektrolise van stowwe.

elektrolise van smelt

Uit die oogpunt van chemiese proses onder oorweging het sy vergelyking. Met dit moontlik om die hele kring op papier voor te stel en om uitkoms te voorspel. Die belangrikste ding wat jy moet aandag gee aan - die teenwoordigheid of afwesigheid van die akwatiese omgewing en die tipe van die anode (oplosbare of nie).

As dit nodig is om die volgende produkte te bekom: alkali en alkaliese aarde metale, alkalieë, aluminium, berillium, anione van suurstofbevattende gasse kan nie dan 'n vraag oor die elektrolise van die elektroliet oplossing wees. Net smelt, want anders vereis verbindings sal nie werk nie. Dit is waarom in die bedryf dikwels sintetiseer hierdie stowwe, met behulp van hulle droë anhidriese soute en hidroksiede.

In die algemeen, smelt elektrolise vergelyking is eenvoudig en standaard. Byvoorbeeld, as ons kyk na en teken dit aan vir kaliumjodied, sal die oog wees die volgende:

KI = K ^{+ +} I ^-

Die katode (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Die anode ^{(A) "+": 2I - -} 2de = I ₂ ⁰

Proses Uitkoms: KI = K + I _2.

Net so sal elektrolise enige metaal ongeag die elektrodepotensiaal aan te teken.

Elektrolise van die waterige oplossing

Wanneer dit kom by oplossings elektroliet, sal die uitslag van die proses heeltemal anders wees. Na alles, is water besig om 'n aktiewe deelnemer. Dit is ook in staat om distansieer in ione en van die elektrodes ontslaan. Daarom, in sulke gevalle belangrik elektrodepotensiaal ione. As die negatiewe waarde is laer, hoe groter is die waarskynlikheid van meer vinnige oksidasie of reduksie.

Elektrolise van die waterige oplossing is onderhewig aan 'n paar reëls wat gevolg moet word gememoriseer.

1. Anode Prosesse: ontslaan net anione van waterstof sure (behalwe waterstoffluoried). As 'n suurstof ioon of fluoried ioon, dan water sal geoksideer om suurstof vry te stel.
2. Die katodiese prosesse: elektroherwinning metale in die elektrochemiese reeks (tot en met inbegrip van aluminium) op die katode kan nie herstel word as gevolg van die hoë chemiese aktiwiteit. Dit maak die water om waterstof vry te stel. Metale uit aluminium om waterstof gelyktydig herstel met water tot eenvoudige stowwe. Diegene wat na waterstof in die elektrochemiese reeks (lae aktiwiteit), geredelik ondergaan vermindering eenvoudige stowwe.

As jy hierdie reëls te volg, kan ons enige elektrolise te beeld en bereken die opbrengs. In die geval van 'n oplosbare anode kring wissel en word baie meer ingewikkeld.

elektrolise soute

Hierdie prosesse word gebruik vir die verkryging van suiwer metale en gasse, want dit is tegnologies eenvoudige en ekonomies voordelig. Daarbenewens het die produkte kom met 'n hoë graad van suiwerheid, wat belangrik is.

Byvoorbeeld, kan elektroherwinning van koper vinnig kry dit in suiwer vorm van 'n oplossing van enige sout. Die mees algemeen gebruikte kopersulfaat of kopersulfaat (II) - CuSO _4.

As 'n smelt of oplossing van die sout onttrek kan word suiwer metaal, wat so nodig in feitlik alle sektore van Elektriese en metaal ingenieurswese.

Betekenis en toepassing proses

Elektrolise - 'n baie belangrike proses. By sy basis is gebaseer is die nodige tegniese bedrywighede, soos:

1. metaal verfyn.
2. Electroextraction.
3. Elektroplatering.
4. Electrosynthesis.
5. Die toepassing van anti-roes coatings en ander.