FTF 4 semestr / 29

Электролиз

Этот окислительно-восстановительный процесс протекает на электродах при прохождении постоянного электрического тока через растворы или расплавыэлектролитов.  На отрицательно заряженном электроде - катоде происходит электрохимическое восстановление частиц (атомов, молекул, катионов), а на положительно заряженном электроде - аноде идет электрохимическое окисление частиц (атомов, молекул, анионов).

Примеры электролиза расплавов:

Электролиз воды проводится всегда в присутствии инертного электролита (для увеличения электропроводности очень слабого электролита - воды):

В зависимости от инертного электролита электролиз проводится в нейтральной, кислотной или щелочной среде. При выборе инертного электролита необходимо учесть, что никогда не восстанавливаются на катоде в водном растворе катионы металлов, являющихся типичными восстановителями (например Li⁺, Cs⁺, K⁺, Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺) и никогда не окисляется на аноде кислород O^−II анионов оксокислот с элементом в высшей степени окисления (например ClO₄⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, CO₃²⁻, SiO₄⁴⁻, MnO₄⁻), вместо них окисляется вода

Законы Фарадея.

1. Количество вещества, выделившееся на электродах при электролизе, прямопропорционально количеству прошедшего через раствор электричества, т.е. силе тока и времени его прохождения.

m = KQ = K I t,    где

m - масса выделившегося вещества (г)

Q -  количество прошедшего электричества в кулонах

I - сила тока в амперах

t - время в секундах

К - электрохимический эквивалент вещества - то количество вещества, которое выделяется одним кулоном.

    2.  Количество различных веществ, выделяемых одним и тем же   

         количеством электричества , прямопропорциональны их химическим

         эквивалентам.

Для выделения одного эквивалента любого вещества нужно пропустить 1 фарадей электричества (F = 965000 кулонов), следовательно К= Э/96500, и математическое выражение, объединяющее оба закона Фарадея, будет иметь вид:

m = ЭQ/F  или   m = ЭQ/965000 , где

m - масса вещества

Э - электрохимический эквивалент

Q -  количество прошедшего электричества в кулонах

F  - постоянная Фарадея.

m = Э I t /F    или  m = Э I t /96500

Если время выражается в часах, то и число Фарадея должно быть выражено в ампер - часах:

F= 965000/ 60*60 = 26,8 а*ч,   тогда

m = ЭQ/26,8  или  m = Э I t /26,8

При проведении электролиза часть общего количества электричества может затрачиваться на побочные процессы и данного вещества выделится меньше, чем это соответствует всему количеству электричества, прошедшему через раствор. На практике приходится вычислять выход по току (традиционно).