48. Типы электродов и цепей. Окислительно-восстановительные электроды и цепи.

Электрод – проводник 1 рода, погруженный в раствор электролита в условиях прохождения через него тока.

Три типа: электроды первого, второго и третьего рода.

Электроды 1-го рода. Металлы, погруженные в растворы своих солей. солей:

Электроды 2-го рода. Металл погружен в насыщенный раствор своей малорастворимой соли, к которой добавлена другая соль с тем же анионом, но хорошо растворимая.

Пример. Процессы на электроде:

Электроды 3-го рода (газовые электроды). Известны водородный, кислородный и хлорный электроды. Потенциал газового электрода зависит как от активности ионов, так и от давления газа. Кроме электродов существуют цепи (концентрационные и альмагамные).

Концентрационная цепь. В сосуд помещены 2 одинаковых электрода и залиты раствором, содержащим ионы металла. При замыкании цепи получают развитие процессы, приводящие к выравниванию концентрации всех растворов. ЭДС элемента:

Альмагамные цепи. Альмагама – сплав металла со ртутью, остающийся жидким при комнатной температуре. В сосуд залиты альмагамы с различной концентрацией металла и электролит, содержащий ионы металла. При работе элемента: окисление в первом отделе, восстановление – во втором.

Процессы продолжаются до выравнивания концентраций электролитов и альмагам. Окислительно-восстановительный электрод представляет собой гладкую платиновую пластинку, опущенную в раствор с ионами какого-либо вещества в окисленной и восстановленной формах. В принципе любой электрод окислительно-восстановительный, но этот термин применяется только в том случае, если материал электродов не изменяется, а служит лишь источником или приемником электронов. Эти электроды обеспечивают отвод/подвод электронов.

 

49. Электролиз. Последовательность разряда ионов на катоде и аноде.

Электролиз - это окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении постоянного тока через раствор или расплав электролита.

Сущность электролиза: на катоде(-) идет процесс восстановления, на аноде(+) – процесс окисления.Пример. Различают первичные (электронный) и вторичные (химический) процессы.

Последовательность разряда ионов в водных растворах.

Вода частично ионизирована. На катоде в первую очередь восстанавливается тот катион, потенциал которого более положителен.

Все металлы можно разделить на 3 группы.

1-я группа – с наименьшей алгебраической величиной от Li до Al (включительно). При электролизе водных растворов, содержащих ионы металлов 1-й группы на катоде идет только процесс восстановление катионов Н⁺.

2-я группа - со средней алгебраической величиной от Mn до Fe (Fe³⁺). При электолизе водных растворов, содержащих ионы Ме 2ой группы на катоде идут 2 процесса: Meⁿ⁺+nē®®Me°^°, H⁺+ē®®H. - выход по току, отношение практически полученного на катоде вещества к теоретически возможному, которое должно было бы выделиться по закону Фарадея.

3-я группа – с наибольшей алгебраической величиной все Ме, расположенные в ряду напряжений после водорода. На катоде – только восстановление катионов Ме, Меⁿ⁺+nē®®Ме°^°. Порядок окисления анионов на аноде: на аноде в 1-ю очередь окисляется анион, которого более отрицателен. В случае нерастворимого анода (графит, уголь, Pt, Au, Ir) в первую очередь окисляются анионы бескислородных кислот. Если этих ионов нет, то если среда щелочная, окисляются анионы гидроксила. Если среда кислая или нейтральная, то имеет место прямое окисление воды. В случае растворимого анода, имеет место процесс: