2. Електроліз водних розчинів солей

2.1 Електроліз розчину NaCl з інертним анодом

2Н₂О + 2ē = 2ОН^– + Н₂↑

2NaCl + 2Н₂О ↔ 2NaОН + Н₂↑ + Cl₂↑

Катодний процес: до негативно зарядженого катоду притягуються позитивно зарядженні катіони Na⁺ і полярні молекули води. Енергетично легше відбувається розрядка молекул води з виділенням водню, ніж катіонів натрію. Тому на катоді виділяється газоподібний водень, на аноді – хлор, а в розчині залишається NaOH.

Анодний процес: до позитивно зарядженого аноду притягуються негативно заряджені йони Сl^– і полярні молекули води. Йони хлору належать до безоксигеновмісних аніонів і мають перевагу при розрядці на аноді. Тому на аноді буде виділятись газоподібний хлор.

2.2 Електроліз розчину Na₂SO₄ з інертним анодом

Na₂SO₄ + 4Н₂О ↔ 2Н₂↑ + О₂↑ + 2NaOH + H₂SO₄

Катодний процес: відбувається аналогічно попередньому прикладу електролізу. На катоді виділяється газоподібний водень.

Анодний процес: йони оксигеновмісні, тому легше відбувається процес розрядки молекул води з виділенням кисню, а в розчині залишається Na₂SO₄. Фактично відбувається електроліз води.

2.3 Електроліз розчину ZnSO₄ з інертним анодом

2ZnSO₄ + 2Н₂О ↔ 2Zn + О₂↑ + 2H₂SO₄

Катодний процес: йони цинку – це йони металу середньої активності, тому їх розрядка на катоді буде відбуватись одночасно з розрядкою молекул води і на катоді буде осаджуватись металічний цинк і виділятись газоподібний водень.

Анодний процес: описаний в попередньому досліді.

2.4 Електроліз розчину CuCl₂ з інертним анодом

CuCl₂ ↔ Cu↓ + Cl₂↑

Катодний процес: йони міді, як і всі йони пасивних металів найлегше розряджаються на катоді. Їм не створюють конкуренцію навіть молекули води. Тому буде відбуватися осадження металічної міді.

Анодний процес: до позитивно зарядженого аноду притягуються негативно заряджені йони Сl^– і полярні молекули води. Йони хлору належать до безоксигеновмісних аніонів і мають перевагу при розрядці на аноді. Тому на аноді буде виділятись газоподібний хлор.

3. Електроліз з розчиннним анодом

3.1 Електроліз розчину CuCl₂ з розчинним анодом

Катодний процес: як і в попередньому випадку, на катоді буде відбуватися осадження металічної міді.

Анодний процес: процес переходу йонів міді в розчин: Cu²⁺ + 2ē = Cu (φ⁰ = +0,34 В) значно менший, ніж потенціал розрядки йонів хлору 2Cl^– = Cl₂ + 2ē (φ⁰ = +1,36 В). Тому буде відбуватися процес розчинення матеріалу аноду.

Важливі терміни і поняття

Анод – електрод, де відбуваються процеси окиснення.

Гальванічний елемент – система або пристрій для безпосереднього перетворення енергії хімічної реакції в електричну.

Деполяризатори – речовини з розчину електроліту, які приймають участь у приєднанні надлишкових електронів, що з’явились на металі.

Електроліз – окисно-відновні процеси, які відбуваються під час пропускання постійного електричного струму через розчини або розплави електролітів.

Електропірометалургія – метод добування металів електролізом розплавлених солей або інших сполук.

Катод – електрод, де відбуваються процеси відновлення.

Рівноважний електродний потенціал – потенціал, який встановлюється в умовах рівноваги електродної реакції між поверхнею металу і розчином електроліту.

Ряд стандартних потенціалів – розташування металів по зростанню значень їх стандартних потенціалів.

Стандартний електродний потенціал металу – потенціал металічного електрода зануреного у розчин його солі, при активності йонів металу у розчині рівній одиниці, температурі 298 К, виміряний відносно стандартного водневого електрода.