9.Электролиз
Электролизом называется совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.
На электродах происходит разряд ионов и превращение их в нейтральные атомы или молекулы. На отрицательном электроде (катоде) происходит процесс восстановления, а на положительном (аноде) процесс окисления.
На катоде при электролизе всегда происходит разряд положительных ионов, находящихся в растворе. Если металл находится в ряду напряжений выше алюминия (включая его), то происходит восстановление воды; а если ниже Al, то происходит осаждение металла.
Ме ниже Al
К()
Ме выше Al и Al
Процессы, протекающие на аноде, зависят от того, является анод растворимым или нерастворимым. К числу нерастворимых анодов относятся платина, золото, графит, уголь. На них происходит окисление отрицательных ионов, находящихся в растворе. На аноде разряжаются ионы безкислородных кислотных остатков, а разряд анионов кислородсодержащих кислот в обычных условиях электролиза не наблюдается, а вместо этого происходит окисление воды.
А(+)
Если анод сделан из металла менее благородного, чем золото и платина, т.е. такого, который может посылать свои ионы в раствор разряд отрицательных ионов на аноде не происходит. Рассмотрим процесс электролиза CuCl2 с двумя медными электродами. На катоде происходит выделение металлической меди:
Cu+2 =Cu0
А на аноде происходит растворение металлической меди:
Cu0-2 =Cu2+
Количество CuCl2, находящееся в растворе, остается неизменным, так как процесс электролиза сводится к растворению меди на аноде и выделению ее на катоде. Этот вид электролиза используется для гальванического покрытия металлов и для электролитической очистки металлов (рафинирование).
В 30-х годах XIX века английский физик М. Фарадей установил, что масса вещества, выделившаяся при электролизе, прямо пропорциональна эквивалентной массе выделившегося вещества и количеству прошедшего электричества:
m=
(9.1)
где m
масса выделившегося вещества, г;
mэ
эквивалентная
масса выделившегося вещества,
;
I
сила тока, А; t
время электролиза, с; F
постоянная Фарадея, равная 96500 Кл.
Объем выделившегося газообразного вещества определяется по формуле:
V=
(9.2)
где Vэ
эквивалентный объем выделившегося
вещества,
10. Коррозия металлов
Разрушение металлов под влиянием химического или электрохимического воздействия окружающей среды называется коррозией.
10.1 Химическая коррозия
Это процесс разрушения металлов в агрессивных средах, непроводящих электрический ток, за счет химического взаимодействия с окружающей средой. Химическую коррозию подразделяют на газовую и жидкостную.
Газовая коррозия процесс окисления металлов сухим газом, в основном, кислородом воздуха, а также продуктами сгорания топлива.
Жидкостная коррозия разрушение металлов в нефти, керосине, бензине и других продуктах за счет действия различных органических веществ.
10.2 Электрохимическая коррозия
Это процесс разрушения металлов в самопроизвольно возникающих гальванических элементах (или под влиянием электрического тока от внешнего источника).