Kas yra elektrolizė? Anodo ir katodo. Fizikinių-cheminių procesų

Ilgą laiką žmonės nesugebėjo gauti grynų medžiagų daug į laisvos formos. Tokie kaip pavyzdžiui:

• metalai;
• šarmai;
• chloras;
• vandenilis;
• vandenilio peroksidas;
• organinių chloro ir kt.

Jie gavo arba didelį kiekį priemaišų, iš kurios jis buvo neįmanoma atsikratyti, ar ne susintetinti ne visiems. Bet ryšys yra labai svarbus pramonės reikmėms ir kasdieniame gyvenime. Bet su proceso, pavyzdžiui, elektrolizės atradimą, iš milžiniškų proporcijų užduotis buvo išspręsta. Šiandien ji yra naudojama ne tik sintezės, bet ir daugelį kitų procesų.

Kas yra elektrolizė? Kaip tai atsitinka, kai iš etapų kraunamos, kas yra pagrindinis šio metodo privalumas, pabandykite suprasti straipsnio kursą.

Kas yra elektrolizė?

Norint atsakyti į šį klausimą, pirmiausia turime stengtis suprasti terminologiją ir kai pagrindines fizines ir chemines sąvokas.

1. DC - nukreipta srautas kilmės iš bet kurio elektros energijos šaltinio elektronų.
2. Elektrolitų - medžiaga, kurios sprendimas yra pajėgi atlikti elektros srovę.
3. Elektrodai - plokštelė tam tikrų medžiagų, sujungtų, kurie išbyra elektros per save (anodo ir katodo).
4. Redokso reakcija - procesas, kurio ten yra oksidacijos dalyvių laipsnio pokytis. Tai reiškia, kad kai kurie jonai oksiduojasi ir padidinti oksidacijos laipsnis vertę, o kiti yra sumažinamas, sumažinant ją.

Išsiaiškinę visas šias sąlygas, galite atsakyti, kas yra elektrolizės klausimą. Tai oksidacijos-redukcijos procesas, apimantis kelias A nuolatinei srovei per elektrolitų tirpalo ir yra nutraukiama dėl skirtingų produktų išleidimui esant elektrodų.

Lengvas montavimas, kuri gali būti vadinama Elektrolizer, apima tik keletą komponentų:

• dvi stiklines su elektrolitu;
• srovės šaltinis;
• du elektrodai yra tarpusavyje susiję.

Pramonė naudoja daug sudėtingesnė automatizuotą projektavimą, leidžianti gauti daug produktų - elektrolizės vonias.

elektrolizės procesas yra gana sudėtingas, yra taikomos kelios teorinės įstatymų ir pajamų pagal užsakymą ir taisyklėmis. Teisingai prognozuoti rezultatus, visi įstatymų ir įmanoma ištrauka reikia išmokti gerai.

Teoriniai pagrindai proceso

Svarbiausi pagrindinės kanonai, ant kurios stovi Elektrolizė - Michael Faradėjaus dėsniai - garsus fizikas, žinomas už savo darbą su elektros srovės srityje ir visi lydintys procesai.

Visos tokios taisyklės du, kurių kiekvienas apibūdina į elektrolizės procesų esmę.

Pirmasis įstatymas

Pirmasis įstatymas Faradėjaus, formulė, iš kurių yra parašyta, kaip m = ki * Δt, yra taip.

išleidžiamos į elektrodo masė medžiaga yra tiesiogiai proporcingas elektros energijos, kuri perduodama per elektrolito.

Formulė rodo, kad M - tai medžiagos masė, aš - dabartinis intensyvumas, Δt - laikas, per kurį ji praėjo. Taip pat yra k vertė, kuri yra vadinama elektrocheminės ekvivalentas junginio. Ši vertė priklauso nuo paties junginio pobūdžio. K yra skaitinis dydis lygus medžiagos masę, kuri yra atpalaiduojamas elektrodo per elektrolito, kai kelias vieną vienetą elektrostatinį krūvį.

Antroji taisyklė elektrolizės

Antras įstatymas Faradėjaus, formulė iš kurių - m = M * I * Δt / n * F, yra taip. Elektrocheminis ekvivalentas junginio (k) yra tiesiogiai proporcingas jo molinė masė, ir atvirkščiai proporcingas medžiagos valentingumas.

Pirmiau nurodytą formulę yra iš visų Jungtinių panaikinimo rezultatas. Jis fiksuoja antrojo teisę elektrolizės esmę. M - molinė masė junginiai, aš - Intensyvumas srovės praėjo visą procesą, Δt - bendras laikas elektrolizės, F - Faradėjaus konstanta, n - elektronai, kurios dalyvauja šiame procese. Jų skaičius yra lygus iš jonų mokestį, dalyvavo procese.

Faradėjaus dėsniai padėti suprasti, kas yra elektrolizė, ir apskaičiuoti galimą derlių masės, norimas rezultatas yra prognozuoti ir įtakoti proceso eigą. Jie sudaro teorinį pagrindą transformacijas.

Iš anodo ir jos tipų koncepcija

Labai svarbu yra elektrolizės elektrodų. Visas procesas priklauso nuo medžiagos, iš kurios jie pagaminti, jų specifinį pobūdį ir savybes. Todėl mes manome, išsamiau kiekvieną iš jų.

Anodo - plius arba teigiamas elektrodas. Tai reiškia, kad vienas, kad yra prijungtas prie "+" polius nuo maitinimo šaltinio. Atitinkamai, į jį iš elektrolito tirpalo bus perkelti neigiamus jonus arba anijonus. Jie oksiduojasi čia įgyti aukštesnį laipsnį oksidacijos.

Taigi, mes galime padaryti šiek tiek schema, kuri padės prisiminti, anodinio procesus: anodų "plius" - anijonus - oksidacija. Tokiu būdu yra dviejų pagrindinių tipų elektrodo, priklausomai nuo to, kuris bus savo ruožtu tam tikrą produktą.

1. Netirpus ar inertinių anodo. Pavyzdžiui tipas apima elektrodą kuri tarnauja tik perduoti elektronus ir oksidacijos procesus, tačiau jis nėra vartojama, o ne ištirps. Tokie anodai, yra pagaminti iš grafito, iridžio, platinos, anglies ir pan. Naudojant šiuos elektrodus, metalai gali būti gaminamas grynų dujų (deguonis, vandenilio, chloro ir pan).
2. Tirpus anodo. Kai oksidacinių procesų jis ištirps ir įtakos elektrolizės rezultatus. Pagrindiniai medžiagos, iš kurių gaminamos šio elektrodo tipo: nikelio, vario, kadmio, švino, alavo, cinko ir kt. Naudojant šiuos anodai reikia elektrolitinio procesus metalų, galvanizavimo, apsaugine danga nuo korozijos ir pan.

Iš procesus, vykstančius Teigiamojo elektrodo esmė yra sumažintas iki vykdyti labiausiai elektriškai neigiamą jonus prasmingai potencialą. Ivot kodėl anijonų vandenilio rūgštys ir hidroksido jono, ir po to jų vandenį, jei ji yra tirpalas. Deguonies, kurių sudėtyje yra anijonų vandeninio elektrolitų tirpalo, paprastai anodo nėra baigta, kadangi vanduo leidžia greičiau, išskiria deguonį.

Katodo ir jo charakteristikos

Katodo - yra neigiamo krūvio elektrodas (dėl elektronų kaupimo ant jo, kai elektros srovė). Štai kodėl jam juda teigiamo krūvio jonus - katijonus, kurie vyksta reabilitacija, tai yra, sumažinti oksidacijos laipsnį.

Taip pat yra susiję su prisiminti schema katodo "minus" - katijonų - atsigavimą. Kaip už katodo medžiagos yra:

• nerūdijančio plieno;
• vario;
• anglis;
• žalvario;
• geležies;
• aliuminio ir kt.

Tai yra tai elektrodas ateina metalų išieškojimo grynų medžiagų, kuri yra viena iš pagrindinių metodų jiems gaminti pramoniniu būdu. Ji taip pat yra įmanoma, elektronų perdavimas iš anodo į katodo, ir, jei pirmasis - tirpus, jos jonai yra sumažintas dėl neigiamo elektrodo. Čia yra katijonų į vandenilio dujų H _{2 atstatymas.} Todėl katodo - tai vienas iš svarbiausių dalių bendrą schemą elektrolizės medžiagų.

elektrolizė lydosi

Nuo cheminio proceso požiūriu svarstomu turi savo lygtį. Su juo galima atstovauti visą grandinę ant popieriaus ir prognozuoti rezultatus. Svarbiausias dalykas, kurį turėtų atkreipti dėmesį į - buvimą ar nebuvimą vandens ekosistemų pakitimus ir anodo tipą (tirpios ar ne).

Jei reikia, gauti šiuos produktus: šarminių ir žemės šarminių metalų, šarmai, aliuminio, berilio, anijonai deguonies, kurių sudėtyje yra dujų negali būti tada klausimas apie elektrolito tirpalo elektrolize. Tiesiog tirpti, nes kitaip reikalingi jungtys neveiks. Štai kodėl pramonėje dažnai sintetinti šių medžiagų, juos naudojant sauso bevandenio druskos ir hidroksidai.

Apskritai, tirpti elektrolizės lygtis yra gana paprastas ir standartinis. Pavyzdžiui, jei mes manome, ir įrašyti jį kalio jodido, vaizdas bus taip:

Ki = K ^{+ +} I ^-

Katodo (K), "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Anodo ^{(A), "+": 2I - -} 2e = aš ₂ ⁰

Proceso rezultatą: K. = K + I _2.

Be to, elektrolizės bus įrašyti bet metalo, nepriklausomai nuo jo elektrodo potencialą.

Elektrolizė vandeninio tirpalo

Kai jis ateina į elektrolito tirpalą, proceso rezultatas bus gana skirtingi. Galų gale, vanduo tampa aktyviu dalyviu. Ji taip pat gali Atliekų smulkinimo į jonų ir išleidžiamas iš elektrodų. Todėl, Tokiais atvejais svarbu elektrodų potencialių jonų. Nei jo neigiama reikšmė yra mažesnė, tuo didesnė daugiau greito oksidacijos ar sumažinimo tikimybė.

Elektrolizė iš vandeniniame tirpale yra taikomos kelios taisyklės, kurios turi būti išmoktų.

1. Anodinės procesai: išleidžiami tik anijonus vandenilio rūgščių (išskyrus vandenilio fluoridą). Jei deguonies jonų arba fluorido jonų, o po to vandeniu bus būti oksidintas iki išleisti deguonies.
2. Katodinės procesai: elektroekstrakcijos metalų elektrocheminės serijos (iki ir įskaičiuota aliuminio) ant katodo negali būti atkurtos dėl didelio cheminio aktyvumo. Tai daro vandenį išleisti vandenilį. Metalai iš aliuminio su vandeniliu atkurta tuo pačiu metu su vandeniu, kad paprastų medžiagų. Tie, kurie yra po to, kai vandenilio elektrocheminių serijos (mažo aktyvumo), lengvai atlikti sumažinimą iki paprastų medžiagų.

Jei laikysitės šių taisyklių, galime pavaizduoti bet kokią elektrolizės ir apskaičiuoti pelningumą. Tuo atveju, kai tirpaus anodo grandinės atveju skiriasi ir tampa daug sudėtingesnis.

elektrolizės druskos

Šie procesai yra naudojamas gauti grynus metalus ir dujas, nes jis yra technologiškai paprasta ir ekonomiškai naudingas. Be to, produktai ateina su didelio grynumo, kuris yra labai svarbus.

Pavyzdžiui, elektroekstrakcijos vario gali greitai gauti jį grynos formos iš bet kurios druskos tirpalo. Dažniausiai naudojamas vario sulfatas arba vario sulfato (II) - _CuSO4.

Kaip išlydyti ar tirpalas druskos galima išgauti gryną metalą, kuris yra taip reikalinga beveik visuose elektros ir metalo inžinerijos sektoriuose.

Prasmė ir taikymo procesas

Elektrolizė - labai svarbus procesas. Į savo bazę yra pagrįsti yra būtini techninės operacijos, kaip antai:

1. metalo perdirbimas.
2. Electroextraction.
3. Galvanizavimo.
4. Electrosynthesis.
5. Iš antikorozinių dangų ir kitų taikymas.