Явление поляризации при электролизе. Природа этого явления.

Процессы поляризации, определяемые, в общем случае, как разность потенциалов поляризации , представляют собой результат изменения электродного потенциала катода и анода под действием проходящего тока:

На процессы поляризации электродов влияет не только величина тока, но и поверхность электрода, т. е. плотность тока j:

, где S – поверхность электрода (см², дм²), j – плотность тока (А/см², А/дм²).

Природа процессов, изменяющих электродные потенциалы различна, и поляризационные процессы можно разделить на несколько типов:

1) Концентрационная поляризация возникает за счёт концентрации ионов в поверхностном слое электрода.

2) Газовая поляризация возникает, главным образом, на катоде гальванического элемента или электролизёра за счёт разрядки ионов водорода.

3) Химическая поляризация изменяет поверхность электрода за счёт реакций со средой или электролита при прохождении электрического тока.

Последовательность разрядки ионов при электролизе на катоде.

Первоначально и преимущественно восстанавливаются ионы или молекулы воды и в целом осуществляются процессы восстановления, характеризующиеся большей величиной стандартного потенциала. На аноде первоначально и преимущественно протекают процессы окисления анионов или молекул характеризующихся меньшей величиной электронного потенциала. В целом анионы на аноде окисляются в следующей последовательности S^2-, J^-, Br ^-, Cl^-, H₂O, OH^-, но для системы, а для воды В.

При электролизе растворов хлорида на аноде первоначально окисляются анионы хлора, несмотря на то, что их окислительно-восстановительный потенциал больше. Это связано с высоким перенапряжением выделения кислорода на аноде при окислении воды. Не окисляются анионы NO₃^-, PO₄^3-, MnO₄^-, так как степени окисления азота, фосфора и марганца в этих анионах максимальна. Анион SO₄^2- окисляется, но имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал и окисление связано с образованием над сернистых соединений.

Электролиз водных растворов электролитов.

Молекулы воды могут окисляться и восстанавливаться, следовательно, на катоде и аноде конкурируют реакции восстановления и окисления катионов и анионов и молекул воды.

Электролиз водных растворов KJ.

На катоде К(С): K⁺+1еК⁰

2J^- -2eJ₂⁰

При электролизе водных растворов металла, характерная величена стандартного электродного потенциала меньше, чем , из водных растворов катионы таких металлов не восстанавливаются. Эти металлы можно получить только при электролизе металлов их солей (металлы щелочные, щелочноземельные, алюминий).

Электролиз с растворенным анодом. В случае использования в качестве анода металла анодов наряду с процессами окисления анионов молекул может происходить окисление анода. Если в металле анод окисляется, он переходит в виде катиона в электролит, следовательно, имеет место растворение анода. Кроме того, некоторые металлы можно подвергать окислению с участием кислорода и тогда окисление электрода приводит к покрытию металла пленкой окисла. Такие процессы называют анодным оксидированием, и они используются для нанесения антикоррозионных и уплотняющих покрытий на поверхность металла. Чаще всего анодно оксидируют алюминий конструкции.