Процессы происходящие на аноде

Характер реакций протекающих на аноде зависить как от присутствия молекул воды, так и от вещества из которого изготовлен анод.

1) Окисление анионов.

Как мы уже знаем в растворе происходить диссоциация:

NaCl «Na⁺ + Cl^-

Ионы хлора двигаются к аноду. При определенных условиях ионы хлора отдают на аноде электроны и образуется газ хлор.

2Cl^- -2e = Cl₂

Выделение хлора вообще недопустимо. Но это может использоваться как метод получения этого газа.

2) При определенных условиях анионы солей электролита могут достигать анода, вступать с ним в химическую реакцию и образовывать на нем солевую пленку. Наступает пассивация анода. При этом резко увеличивается электрическое сопротивление на аноде и процесс может прекратиться. Пассивация используется для получения анодного покрытия (оксидирование, фосфотирование, анодирование и т. д.). А на аноде покрытия всегда солевые.

3) Если анод растворимый, то идет анодное растворение материала анода.

CuSO₄ «Cu²⁺ + SO₄^2-

Отрицательные ионы раствора двигаются к аноду, который изготовлен из меди. При этом создаются такие условия, когда отрицательные ионы раствора не доходят до анода. В этом случае материал анода отдает электроны во внешнюю среду. Cu⁰ –2e = Cu²⁺ При этом создаются такие условия, что положительные ионы анода из меди переходят в раствор. Таким образом растворяется анод. А эти Cu²⁺ в электролите вступают в химическую реакцию с недошедшими до анода SO₄^2- и восстанавливается CuSO₄. Вот такие аноды называются растворимыми. На основе этого процесса созданы ЭХТ, ЭХРО, ЭХполирование.

4) Когда аноды нерастворимы. Они не посылают в электролит свои ионы. К нерастворимым анодам относятся аноды изготовленные из свинца, графита, серебра и др.

Например

H₂SO₄ «H⁺ + SO₄^2- Отрицательные ионы раствора идут к аноду и создаются такие условия, что они до анода не доходят. Он у нас изготовлен из графита. Так он – анод не растворяется и не окисляется, то в этом случае происходит окисление воды.

2 H₂O – 4e ® O₂ + 4H⁺

Ионы водорода двигаясь к катоду вступают во взаимодействие с SO₄^2- и опять восстанавливается H₂SO₄ . Как правило у анода находится несколько типов ионов, но окисляется только один. А чтобы выяснить какой давайте рассмотрим понятие электродный потенциал.

Электродный потенциал Электродным потенциалом называется такой скачок напряжения, который возникает между электродом и электролитом при опускании электрода в электролит.

Zn Cu

Zn²⁺ Cu²⁺

++ _ ++ _ _ ++ _ _

++ _ ++ ZnSO₄ _ _ + + _ _ CuSO₄

E E

Активные металлы передают свои ионы в электролит и сам электрод заряжается отрицательно. Пассивные металлы принимают ионы из электролита. И электрод заряжается положительно. Все металлы по электродному потенциалу выстраиваются в ряд. У металлов стоящих до водорода он отрицательный, а за водородом положительный.

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H_2, Bi, Cu, Hg, Ag, Au

j < 0 j = 0 j > 0

1) Чем левее в ряду напряжения стоит металл, тем он активнее, тем легче он окисляется (отдает электроны) и тем труднее он восстанавливается.

2) Металлы стоящие в ряду напряжения до водорода вытесняют его из раствора кислот

Zn + HCl = ZnCl2 + H ₂

3) Металлы стоящие в ряду напряжения левее вытесняют металлы стоящие правее из раствора солей.

Zn + CuSO₄ = Cu +ZnSO₄

Таким образом, если у анода находится несколько ионов, то реагировать с анодом, т.е. окисляться, будет тот ион который обладает наименьшим потенциалом. На катоде будут восстанавливаться те ионы, электродный потенциал которых наибольший. Вот таким образом формируется управляемый процесс.

Следовательно. При прохождении электрического тока электродный потенциал смещается. На аноде он становится более положительный, а на катоде более отрицательный.

Е_а = Е_{а р} + D Е_а Е_к = Е_{к р} + D Е_к где Е_{а р,} Е_{к р} – электродный потенциал в равновесном состоянии на аноде и катоде соответственно. DЕ_а и DЕ_к добавка при подаче напряжения.