Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
с.4-99.doc
Скачиваний:
108
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
1 Mб
Скачать

7.3 Электролиз

Электролиз– окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита.

Катод (К) – электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока. На катоде идет процесс восстановления – процесс присоединения электронов.

Анод (А) – электрод, соединенный с положительным полюсом источника тока. На аноде идет процесс окисления – процесс отдачи электронов.

Направление окислительно-восстановительных процессов, протекающих на катоде и аноде при электролизе растворов электролитов, можно определить путем сравнения стандартных электродных потенциалов.

Возможны три случая катодного процесса:

1. Катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал больший, чем у водорода (от Cu2+ до Au3+включительно), при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.

2. Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (от Li+ до Al3+ включительно), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды.

3. Катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал меньший, чем у водорода, но больший, чем у алюминия (от Mn2+ до 2Н+), при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.

Если же водный раствор содержит катионы различных металлов, то при электролизе выделение их на катоде протекает в порядке уменьшения стандартного электродного потенциала соответствующего металла.

Анодный процесс зависит от вещества, из которого сделан анод. Аноды подразделяются на нерастворимые (из угля, графита, платины, иридия) и растворимые (из меди, серебра, цинка, кадмия, никеля, хрома и других металлов).

На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды. Легче всего на аноде окисляются кислотные остатки бескислородных кислот – типичные восстановители, где неметалл имеет отрицательную степень окисления (S2-, I-, Br-, Cl-). Если же раствор содержит анионы кислородсодержащих кислот (NO3-, CO32-, PO43-), где неметалл имеет высшую положительную степень окисления (дальнейшее окисление невозможно), то на аноде окисляются молекулы воды. Растворимый анод выполнен из металла – в этом случае будет окисляться сам анод.

При электролизе водных растворов электролитов в окислительно-восстановительных процессах могут участвовать молекулы воды. На катоде идет процесс восстановления. На катоде процесс восстановления воды происходит при потенциале Е = - 0,41В:

2О + 2e = Н2↑ + 2ОН- (щелочная среда)

На аноде процесс окисления молекулы воды происходит при потенциале Е = 1,23В:

2О - 4e = О2↑ + 4Н+ (кислая среда)

Применение электролиза:

1) Получение веществ, в особенности тех, которые трудно или невозможно получить другими способами - сильных восстановителей и сильных окислителей: алюминия, щелочных металлов, фтора, хлора, пероксидов.

2)Нанесение металлических покрытий (хромирование, никелирование). Здесь новых веществ не образуется, металл переносится с анода на катод, которым служит покрываемое изделие.

3) Очистка (рафинирование) металлов.