Вопрос 31 Электролиз с растворимыми и нерастворимыми электродами. Порядок разряда ионов на электродах при электролизе. Законы Фарадея. Практическое применение процессов электролиза.

При рассмотрении анодных процессов следует иметь в виду, что на аноде может идти процесс окисления материала самого электрода . В связи с этим различают электролиз с растворимым и нерастворимым анодом. Нерастворимым называется анод, материал которого не претерпевает окисления в ходе электролиза . Растворимым называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза . В качестве материалов для первого случая чаще всего применяют графит, уголь, платину. На нерастворимом аноде при электролизе водных растворов щелочей и фторидов происходит электрохимическое окисление воды с выделением кислорода. При электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме HF и фторидов) у анода разряжаются анионы (отрицательно заряженные ионы). Эта аномалия связана со значительным перенапряжением второго из этих процессов - материал анода оказывает тормозящее действие на процесс выделения кислорода.В случае растворимого анода число конкурирующих окислительных процессов возрастает до трёх : электрохимическое окисление воды с выделением кислорода, разряд аниона и электрохимическое окисление металла анода. Из этих возможных процессов будет идти тот, который энергетически наиболее выгоден. Если металл анода расположен в РСП раньше обеих других электрохимических систем, то будет наблюдаться анодное растворение металла. В противном случае будет идти выделение кислорода или разряд аниона.

Из растворов солей химически активные Ме, стоящие в ряду стандартных потенциалов до аллюминия включительно, на электроде не восстанавливаются, а восстанавливаются ионы водорода. На катоде легче всего восстанавливаются ионы менее активных Ме, стоящих в РСП после водорода. Из растворов солей Ме, которые расположены между аллюминием и водородом, восстанавливаются, но и возможно восстановление ионов водорода.

Процессы, протекающие при электролизе обратны процессам, идущим при работе гальвонического элемента: при электролизе химическоя реакция осуществляется за счёт энергии электрического тока, подводимой извне, в то время как при работе гальванического элемента энергия самопроизвольно протекающей в нём химической реакции превращается в электрическую энергию. Таким образом при электролизе возникает ГЭ (зарядка).

Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, в кулонах.

Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества (электрического заряда) масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.

Электрохимические процессы широко применяются в различных областях

современной техники, в аналитической химии, биохимии и т. д. В химической

промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлораты и

перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты, химически чистые водород и

кислород и т. д. При этом одни вещества получают путем восстановления на

катоде (альдегиды, парааминофенол и др.), другие электроокислением на аноде

(хлораты, перхлораты, перманганат калия и др.).

Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадий переработки

металлсодержащего сырья, обеспечивающей получение товарных металлов.

Вопрос 32 Способы защиты металлов от коррозии. Металлические катодные и анодные покрытия. Рассмотрите на каком-либо примере механизм защитного действие анодного металлического покрытия в кислой среде.

Коррозия -процесс разрушения металла, происходящего под воздействием окруж. среды, вследствиепротекания о.- в. реакций. Защита Ме откоррозии (основные мероприятия):рациональноеконструирование, выбор устойчивых к коррозии конструкционных материалов,химическая обработка среды (удаление деполяризаторов, удаление солей, удалениекислых газов, применение ингибиторов к коррозии), применение защитных покрытий(Ме - хромирование, алитирование, серебрение, меднение, золочение, цинкование,лужение, неМе – краски, лаки, каучук,резина, смолы, битумы , химич – оксидирование, фосфатирование). По механизмузащитного действия Ме покрытия делятся на катодные (покрытие менее активнымМе – лужение железа) и анодные (более активным Ме- оцинкование). Катодноепокрытие защищает только до момента его нарушения. Анодное – оцинкованноежелезо.Е0(Fe)= -0.44B , Е0(Zn)= -0.76B. На аноде (Zn): Zn0 - 2е-- кислая ---> Zn+2, накатоде (Fe): а)Кислая среда 2Н++2е= Н02 , б)нейтральная или щелочная О2+4Н++4е = 2Н 2О- , вторичный процесс Zn+2 +2 ОН------->Zn (ОН)2. Анодное Ме покрытие защищает Ме дажев случае нарушения покрытия.

Вопрос 33 Способы защиты металлов от коррозии. Металлические катодные и анодные покрытия. Как протекает коррозия металла с катодным металлическим покрытием при нарушении его целостности в водной среде в присутствии кислорода?

Коррозия - процесс разрушения металла, происходящего подвоздействием окруж. среды, вследствие протекания о.- в. реакций. Защита Ме от коррозии (основные мероприятия):рациональное конструирование, выбор устойчивых ккоррозии конструкционных материалов, химическая обработка среды (удалениедеполяризаторов, удаление солей, удаление кислых газов, применение ингибиторовк коррозии), применение защитных покрытий (Ме - хромирование, алитирование,серебрение, меднение, золочение, цинкование, лужение, неМе – краски, лаки, каучук, резина, смолы,битумы , химич – оксидирование, фосфатирование). По механизму защитногодействия Ме покрытия делятся на катодные (покрытие менее активным Ме –лужение железа) и анодные (более активным Ме - оцинкование). Катодное покрытиезащищает только до момента его нарушения. Прикатодной защите защищаемая конструкция или деталь присоединяется котрицательному полюсу источника электрической энергии и становится катодом. Вкачестве анодов используются куски железа или специально изготовленные сплавы.При надлежащей силе тока в цепи на защищаемом изделии происходит восстановлениеокислителя, процесс же окисления претерпевает в-во анода. Протекторная защитаосуществляется присоединением к защищаемому металлу большого листа,изготовленного из другого, более активного металла – протектора. В качествепротектора при защите стальных изделий обычно применяют цинк или сплавы наоснове магния. При хорошем контакте м/у металлами защищаемый металл(Fe) и металл протектора(напр Zn) оказывают друг на друга поляризующеедействие. Согласно взаимному положению этих металлов в ряду напряжений, железеполяризуется катодно, а Zn- анодно. В результате этого, на железе идет процессвосстановления того окислителя, который присутствует в воде(обычно растворенныйкислород), а Znокисляется. Ипротекторы и катодная защита применимы в средах, хорошо проводящихэлектрический ток, например в морской воде. В частности, протекторы широкоприменяются для защиты подводных частей морских судов.

Пример:коррозия луженого железа. Е0(Fe)= -0.44B , Е0(Sn)= -0.136B.На аноде (Fe): Fe0-2е-окисление------>Fe+2, накатоде (Sn): 2Н++2е-восстановление------>Н20..