6 Тақырып Электролиз

 

 

1 Электролиз туралы түсінік

 

          Электролиз деп электролиттің ерітіндісі немесе балқымасы арқылы электр тоғы өткенде электродтарда пайда  болатын тотығу-тотықсыздану процесін айтады.

1)  Электролиз процесі өтетін аппараттар (немесе ыдыстар)  электролизерлар немесе электролиздік ванналар деп аталады. Электролизер электролит ерітіндісі немесе балқымасы бар ыдыстан және тұрақты ток көзіне қосылған электродтардан тұрады.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                

                                         Электролит  КА            Кⁿ⁺  + А^n-            электролизер

                                         (сулы ерітінді)               Н₂О               

 

2)      Тотығу (электрондарды беру) процесі өтетін электрод анод деп аталады. Анод электролиз кезінде тұрақты ток көзінің оң полюсіне қосылады. Электролизерда ол оң таңбалы «+» болады (электрондарды беріп, оң зарядталады).

          Анодтар еритін (белсенді) және ерімейтін (инертті) болады. Ерімейтін анодтарды платина, палладий, графиттан жасайды, соңғы кездері оксидтік  рутений-титанды анодтар қолданылады (ОРТА). Ерімейтін анодтар электролиз кезінде тотықпайды. Еритін анодтар (мыс, темір, никель, мырыш ж.т.б.)  электролиз кезінде тотығады.

3)    Тотықсыздану (электрондарды қосып алу) процесі өтетін электрод  катод деп аталады. Катод электролиз кезінде тұрақты ток көзінің теріс полюсіне қосылады. Электролизерда ол теріс таңбалы «-» болады (электрондарды қосып алу нәтижесінде теріс зарядталады). Катодтар электролиз кезінде тотықсызданбайтындықтан, оларды кез келген ток өткізетін материалдан жасауға болады.

4)     Электролизерда тотығу-тотықсыздану реакциясы өздігінен жүрмейді, сондықтан электролизерда өтетін тотығу-тотықсыздану реакциялардың ΔG (Гиббс энергиясы) әрқашан  > 0; ал ЭҚК әрқашан  < 0.

5)   Электролизерда электролиттің ыдырауы өту үшін электродтарға ток көзінен потенциалдардың кез келген айырымын емес, берілген электролиттің ыдырауына қажетті мөлшерін ғана береді. Потенциалдардың мұндай айырымын электролиттің ыдырау кернеуі деп атайды.

 

2 Электродтық процестердің өту реттілігі

 

2.1 Электролит балқымасының электролизі

 

         Тұздар балқымаларын электролиздегенде катодта белсенді  және белсенділігі төменірек металдар катиондарының тотықсыздануы, ал анодта – оттексіз және оттекті қышқылдар аниондарының тотығуы жүреді. Оттекті қышқылдар аниондары тотыққанда әртүрлі өнімдер қоспасы түзіледі.

        Мысалы, жоғары температураларда КВr балқып, иондарға ыдырайды:  KBr  →  K⁺  +  Br . Бұл иондар электродтарда разрядталады.ем разряжаются на электродах. КВr балқымасының электролиз процесінің сұлбасы келесі:

                                                                        KBr 

                                            (С) К (-)                                 (+) A (С )

                                                           ←    К⁺    +   Вr   →     

                                                        (-) K:   К⁺     К          2

                                                        (+) A:  2Br   Br₂       1

                                                     

                                                    2К⁺  +  2Вr    ^{электролиз}       2K  +  Br₂

                                                              2KBr      ^{электролиз}          2K   + Br_2.