Электролиз. Электролизом называется совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему

Электролизом называется совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.

На электродах происходит разряд ионов и превращение их в нейтральные атомы или молекулы. На отрицательном электроде (катоде) происходит процесс восстановления, а на положительном (аноде) - процесс окисления.

На катоде при электролизе всегда происходит разряд положительных ионов, находящихся в растворе. Если металл находится в ряду напряжений выше алюминия (включая его), то происходит восстановление воды; а если ниже Al, то происходит осаждение металла.

Ме ниже Al

К (-)

Ме выше Al и Al

Процессы, протекающие на аноде, зависят от того, является анод растворимым или нерастворимым. К числу нерастворимых анодов относятся платина, золото, графит, уголь. На них происходит окисление отрицательных ионов, находящихся в растворе. На аноде разряжаются ионы безкислородных кислотных остатков, а разряд анионов кислородсодержащих кислот в обычных условиях электролиза не наблюдается, а вместо этого происходит окисление воды.

А (+)

Если анод сделан из металла менее благородного, чем золото и платина, т.е. такого, который может посылать свои ионы в раствор - разряд отрицательных ионов на аноде не происходит. Рассмотрим процесс электролиза CuCl₂ с двумя медными электродами. На катоде происходит выделение металлической меди:

Cu+2 =Cu⁰

А на аноде происходит растворение металлической меди:

Cu⁰-2 =Cu²⁺

Количество CuCl₂, находящееся в растворе, остается неизменным, так как процесс электролиза сводится к растворению меди на аноде и выделению ее на катоде. Этот вид электролиза используется для гальванического покрытия металлов и для электролитической очистки металлов (рафинирование).

В 30-х годах XIX века английский физик М. Фарадей установил, что масса вещества, выделившаяся при электролизе, прямо пропорциональна эквивалентной массе выделившегося вещества и количеству прошедшего электричества:

m= (9.1)

где m - масса выделившегося вещества, г; m_э - эквивалентная масса выделившегося вещества, ; I - сила тока, А; t - время электролиза, с; F - постоянная Фарадея, равная 96500 Кл.

Объем выделившегося газообразного вещества определяется по формуле:

V= (9.2)

где V_э - эквивалентный объем выделившегося вещества,