Тема 17. Електроліз

План:

1. Поняття про електроліз.

2. Електроліз розчинів солей.

3. Гальванічний елемент.

4. Електродний потенціал.

17.1. Поняття про електроліз

Якщо у розчин електроліту занурити два електроди та з'єднати їх джерелом постійного струну, рух іонів стане напрямленим: позитивні іони будуть рухатися до катода, негативні – до анода. Ланцюг замкнеться, через розчин піде електричний струм. Катіони біля катода приєднують електрони, перетворюючись на нейтральні атоми. На катоді відбувається відновлення. Аніони біля анода віддають електрони. На аноді протікає процес окислення. На електродах і в розчині хімічні реакції відбуваються за допомогою електричного струму.

Розглянемо електроліз водного розчину хлориду міді (II) з вугільними електродами. У водному розчині хлорид міді дисоціює на іони:

СuСl₂Сu²⁺+ 2Сl^-.

Під час пропускання через цей розчин постійного електричного струму катіони міді рухаються до катода, а аніони хлору – до анода. На катоді має місце надлишок електронів. Катіони міді захоплюють з катода електрони, відновлюються та перетворюються на електронейтральні атоми міді:

Сu²⁺+2е^-  Сu.

Іони хлору на зарядженому позитивно аноді віддають електрони, окислюються та перетворюються на електронейтральні атоми хлору, які утворюють молекули:

2Сl^- - 2е^-  Сl₂.

Катод покривається червоним шаром міді, а біля анода виділяється газоподібний хлор, який легко визначити за запахом.

Таким чином, під дією електричного струму хлорид міді (II) розкладається на мідь і хлор.

Окисно-відновні реакції, що відбуваються на електродах під час пропускання електричного струну через розчин або розплав електроліту, називаються електролізом.

Багато факторів (густина струму на електродах, матеріал електродів, природа розчинника, концентрація іонів у розчині та ін.) впливають на процес і кінцеві продукти електролізу.

17.2. Електроліз розчинів солей

Під час електролізу водних розчинів солей металів, які в ряду стандартних електродних потенціалів знаходяться після водню, на катоді виділяється метал.

Електроліз водних розчинів солей металів, що в ряду стандартних електродних потенціалів розташовані перед марганцем, супроводжуються виділенням водню на катоді.

Під час електролізу водних розчинів солей металів, які в ряду стандартних електродних потенціалів знаходяться між алюмінієм і воднем, на катоді одночасно виділяються метал і водень.

Якщо в розчині знаходяться катіони кількох металів, під час електролізу першими відновлюються катіони металу, який має більші значення електродного потенціалу.

При електролізі використовують нерозчинні та розчинні аноди Нерозчинні аноди виготовляють здебільшого з вугілля або платини, розчинні – з цинку, міді, нікелю та інших металів.

Під час електролізу на нерозчинному аноді відбувається окислення аніонів кислот або гідроксидів-іонів. Так, електроліз водних розчинів солей безкисневих кислот супроводжується окисленням аніонів цих кислот. Під час електролізу водних розчинів солей кисневмісних кислот на нерозчиненому аноді виділяється кисень.

Електроліз водних розчинів солей на розчинному аноді супроводжується його окисленням. Іони металу переходять у розчин, анод розчиняється.

Електроліз використовують для одержання найбільш активних металів – натрію, калію, кальцію, магнію, а також алюмінію та найактивніших неметалів – водню, фтору, хлору, кисню та лугів.

За допомогою електролізу очищають одержані метали (рафінування), вкривають метал шаром іншого металу (нікелювання, хромування, золочення). Покриття виробів нікелем, хромом, золотом не лише надає їм гарного вигляду, але й запобігає хімічному руйнуванню (корозії).

Електроліз використовують для зняття точних копій з рельєфних виробів. Копіювання рельєфних виробів за допомогою електролізу називають гальванопластикою.