Ano ang elektrolisis? Ang anod at katod. Physico-kemikal na proseso

Para sa isang mahabang panahon ang mga tao ay hindi pamahalaan upang makakuha ng isang pulutong ng mga purong sangkap sa libreng form. Tulad ng para sa mga halimbawa:

• metal;
• alkalis;
• chloro;
• hydrogen;
• hydrogen peroxide;
• organic murang luntian at iba pa.

Sila ay nakatanggap ng alinman sa isang mataas na nilalaman ng impurities, mula sa kung saan ito ay imposible upang makakuha ng mapupuksa ang, o hindi synthesized sa lahat. Ngunit ang koneksyon ay napakahalaga para sa paggamit sa industriya at araw-araw na buhay. Ngunit sa ang pagkatuklas ng isang proseso tulad ng elektrolisis, isang gawain ng napakalaking sukat ay malulutas. Ngayon ito ay ginagamit hindi lamang para sa synthesis, ngunit din para sa maraming iba pang mga proseso.

Ano ang elektrolisis? Bilang ito ang mangyayari, ang ilan sa mga yugto nakasalansan up, ano ang pangunahing bentahe ng ang paraan na, subukan upang maunawaan ang mga kurso ng artikulo.

Ano ang elektrolisis?

Upang sagutin ang tanong, kailangan muna naming humingi upang maunawaan ang mga terminolohiya at ilang mga pangunahing pisikal at chemical konsepto.

1. DC - isang direct stream ng mga electron na nanggagaling mula sa anumang pinagmulan ng kuryente.
2. Electrolyte - sangkap, solusyon na kung saan ay kaya ng pagsasagawa ng isang electric kasalukuyang.
3. Electrodes - plate ng mga tiyak na materyales, interconnected, na pumasa sa koryente sa pamamagitan ng kanilang mga sarili (anod at katod).
4. Ang redox reaksyon - isang proseso kung saan mayroong isang pagbabago sa antas ng oksihenasyon sa mga kalahok. Iyon ay, ang ilang mga ions oksaidisahin at taasan ang halaga ng mga antas ng oksihenasyon, habang ang iba ay nabawasan, ang pagbaba nito.

Ang pagkakaroon ng nilinaw ang lahat ng mga tuntuning ito, maaari mong sagutin ang mga tanong kung ano ang elektrolisis. Ito redox proseso, na binubuo ng pagpasa ng isang direktang kasalukuyang sa pamamagitan ng electrolyte solusyon at ay tinapos sa pamamagitan ng paglabas ng iba't ibang mga produkto sa electrodes.

Madaling pag-install, na maaaring tinatawag na electrolyzer, ay nagsasangkot lamang ng ilang mga bahagi:

• dalawang baso na may isang electrolyte;
• isang kasalukuyang source;
• dalawang electrodes ay interconnected.

industriya ay gumagamit ng isang mas kumplikadong automated na disenyo, na nagpapahintulot sa upang makakuha ng malaking bilang ng mga produkto - elektrolisis baths.

elektrolisis proseso ay medyo mahirap unawain, ay napapailalim sa ilang mga teoretikal na mga batas at mga nalikom ayon sa pagkakasunod-sunod at mga patakaran. Upang tama mahulaan ang kinalabasan, ang lahat ng mga batas at mga posibleng daanan na dapat matutunan rin.

Ang teoretikal na pundasyon ng proseso

Ang pinaka-mahalagang mga pangunahing canons na kung saan rests elektrolisis - ang mga batas ng Michael Faraday - ang sikat na pisisista, na kilala para sa kanyang trabaho sa larangan ng electric kasalukuyang at lahat ng kasamang mga proseso.

Ang lahat ng naturang mga patakaran ng dalawang, ang bawat isa ay naglalarawan ng kakanyahan ng proseso sa elektrolisis.

Ang unang batas

Ang unang batas ng Faraday, ang formula na kung saan ay nakasulat bilang m = kI * Δt, ay tulad ng sumusunod.

Mass substansiya na pinalabas sa elektrod ay direkta proporsyonal sa koryente, na kung saan ay lumampas na sa pamamagitan ng electrolyte.

Ang formula ay nagpapakita na ang m - ay ang mass ng materyal, I - kasalukuyang intensity, Δt - oras sa panahon na kung saan ito ay lumipas. Kasama rin ay ang halaga ng k, na kung saan ay tinatawag na ang electrochemical katumbas ng compound. Ang halagang ito ay depende sa likas na katangian ng compound mismo. K ay ayon sa bilang katumbas ng masa ng sustansiya na pinakawalan sa elektrod sa pamamagitan ng electrolyte kapag pagpasa sa isang yunit ng mga de-koryenteng singil.

Ang ikalawang alituntunin ng elektrolisis

Ang ikalawang batas ng Faraday, ang formula ng kung saan - m = M * I * Δt / n * F, ay tulad ng sumusunod. Isang electrochemical katumbas ng compound (k) ay direkta proporsyonal sa kanyang bagang masa, at inversely proporsyonal sa valence ng mga sangkap.

Ang formula sa itaas ay ang resulta ng withdrawal ng lahat United. nakukuha nito ang kakanyahan ng ikalawang batas ng elektrolisis. M - molar mass compounds, I - kasalukuyang intensity lumipas para sa buong proseso, Δt - kabuuang oras elektrolisis, F - Faraday konstante ni n - mga electron na kasangkot sa proseso. Ang kanilang mga numero ay katumbas ng singil ng ion, kinuha bahagi sa proseso.

Faraday ng batas upang matulungan kang maunawaan kung ano ang elektrolisis, at upang makalkula ang mga potensyal na ani sa pamamagitan ng timbang, ang nais na resulta ay upang mahulaan at maka-impluwensya ang kurso ng ang proseso. Binubuo ng mga ito ang manilay-nilay batayan ng mga transformations.

Ang konsepto ng anod at mga uri nito

Napakahalaga nasa elektrolisis electrodes. Ang buong proseso ay nakasalalay sa mga materyal mula sa kung saan sila ay ginawa, ang kanilang mga tiyak na likas na katangian at mga katangian. Samakatuwid, isaalang-alang namin nang mas detalyado ang bawat isa sa kanila.

Anod - plus o positibong elektrod. Iyon ay, isa na ay naka-attach sa "+" poste ng power source. Alinsunod dito, upang ito mula sa electrolyte solusyon ay maglilipat ng mga negatibong ions o anions. Sila ay oksaidisahin dito, pagkakaroon ng isang mas mataas na antas ng oksihenasyon.

Samakatuwid, maaari naming gumuhit ng isang maliit na diagram na tutulong tandaan anodic proseso: isang anod "plus" - anions - oksihenasyon. Kaya mayroong dalawang pangunahing uri ng elektrod, depende sa kung saan ay magpapasara sa isang partikular na produkto.

1. Ang hindi matutunaw o hindi gumagalaw anod. Ang ganitong uri ay nagsasama ng isang elektrod na naghahain lamang upang ilipat ang mga electron at oksihenasyon proseso, gayunpaman ito ay hindi natupok at hindi dissolved. Ang ganitong mga anodes ay ginawa mula sa grapayt, iridium, platinum, carbon at iba pa. Paggamit ng mga electrodes, ang metal ay maaaring gawa sa purong gas (oxygen, hydrogen, murang luntian at iba pa).
2. Ang natutunaw anod. Kapag oxidative proseso siya dissolved at makakaapekto sa kalalabasan ng elektrolisis. Ang pangunahing mga materyales ng konstruksiyon para sa ganitong uri ng elektrod: nickel, tanso, kadmyum, lead, lata, sink at iba pa. Paggamit ng mga anodes kailangan para electrorefining proseso ng metal, electroplating, proteksiyon patong laban sa kaagnasan, at iba pa.

Ang kakanyahan ng mga proseso na nagaganap sa positibong elektrod ay nabawasan hanggang sa pagpapauwi pinaka elektronegatibo ions na may potensyal. Ivot bakit anions hydrogen acids at haydroksayd ion, at pagkatapos ay ang tubig, kung ito ay isang solusyon. Oxygen-naglalaman ng anions sa isang may tubig electrolyte solusyon, sa pangkalahatan sa anod ay hindi discharged, dahil ang tubig ay ginagawang mas mabilis, at bitawan oxygen.

Ang katod at mga katangian nito

katod Ang - ay isang negatibong sisingilin elektrod (dahil sa akumulasyon ng mga electron sa mga ito kapag ang isang electric kasalukuyang). Iyon ay kung bakit siya gumagalaw positibo sisingilin ions - cations na sumasailalim sa pagbabagong-tatag, iyon ay, bawasan ang antas ng oksihenasyon.

May kinalaman matandaan scheme katod "minus" din - kasyon - pagbawi. Bilang ang materyal para sa katod ay kinabibilangan ng:

• hindi kinakalawang na asero;
• tanso;
• carbon;
• tanso;
• bakal na nagbabaga;
• aluminum at iba pa.

Ito ay sa ito elektrod pagdating sa metal pagbawi ng purong sangkap, na kung saan ay isa sa mga pangunahing paraan para sa paggawa ng mga ito sa industrya. Posible rin ang paglipat ng mga electron mula sa anod sa katod, at kung ang unang - natutunaw, ions nito ay nabawasan sa negatibong elektrod. Narito doon ay isang pagpapanumbalik ng cations sa hydrogen gas H _2. Samakatuwid, ang katod - ay isa sa mga pinakamahalagang bahagi sa pangkalahatang scheme ng elektrolisis ng mga sangkap.

elektrolisis ng melts

Mula sa viewpoint ng kemikal na proseso sa ilalim ng pagsasaalang-alang ay may equation. Gamit Posible upang kumatawan sa buong circuit sa papel at upang mahulaan ang kinalabasan. Ang pinaka-mahalagang bagay na dapat mong bigyang-pansin - ang pagkakaroon o kawalan ng nakapaligid na tubig at ang uri ng anode (natutunaw o hindi).

Kung kinakailangan upang makuha ang mga sumusunod na produkto: alkalina at alkalina lupa metal, alkalis, aluminyo, beryllium, anions ng oxygen-naglalaman ng gas ay hindi maaaring pagkatapos ay maging isang tanong tungkol sa elektrolisis ng electrolyte solusyon. Just matunaw, dahil kung hindi kinakailangan na koneksyon ay hindi gagana. Iyon ay kung bakit sa industriya ay madalas na synthesize ang mga sangkap, ang paggamit ng mga ito dry walang tubig asing-gamot at hydroxides.

Sa pangkalahatan, matunaw elektrolisis equation ay medyo simple at pamantayan. Halimbawa, kung isaalang-alang namin at i-record ito para sa potasa yodido, ang view ay ang mga sumusunod:

KI = K ^{+ +} I ^-

Ang katod (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Ang anod ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Proseso Kinalabasan: KI = K + ko _2.

Katulad nito, elektrolisis ay magtatala ng anumang metal anuman ang kanyang elektrod potensyal.

Elektrolisis ng may tubig solusyon

Pagdating sa electrolyte solusyon, ang kinalabasan ng proseso ay lubos na naiiba. Matapos ang lahat, tubig ay nagiging isang aktibong kalahok. Ito rin ay may kakayahang dissociating sa ions at discharged mula sa electrodes. Samakatuwid, sa ganitong kaso mahalagang elektrod potensyal ions. Kaysa sa kanyang negatibong halaga ay mas mababa, mas malaki ang posibilidad ng higit pang mabilis na oksihenasyon o pagbabawas.

Elektrolisis ng may tubig solusyon ay napapailalim sa ilang mga panuntunan na dapat na kabisado.

1. Anodic Proseso: discharged lamang anions ng hydrogen acids (maliban hydrogen plurayd). Kung ang oxygen ion o plurayd Ion, pagkatapos ng tubig ay oxidized upang palabasin oxygen.
2. Ang cathodic proseso: electric at produkto metal sa electrochemical serye (hanggang sa at kasama ng aluminum) sa katod hindi na maibabalik dahil sa ang mataas na aktibidad kemikal. Ginagawa ang tubig na pakawalan hydrogen. Mga Metal mula sa aluminyo sa hydrogen naibalik nang sabay-sabay na may tubig sa simpleng sangkap. Sa mga na matapos hydrogen sa electrochemical serye (mababang aktibidad), kaagad na sumailalim sa pagbabawas sa simpleng sangkap.

Kung susundin mo ang mga patakaran, maaari naming ganapin ang papel ng anumang elektrolisis at kalkulahin ang ani. Sa kaso ng isang natutunaw anode circuit ay nag-iiba at nagiging mas kumplikado.

elektrolisis salts

Ang mga prosesong ito ay ginagamit para sa pagkuha ng purong metal at gas, dahil ito ay technologically simple at matipid advantageous. Sa karagdagan, ang mga produkto ay may mataas na antas ng kadalisayan, na kung saan ay mahalaga.

Halimbawa, electrowinning ng tanso ay maaaring mabilis na makakuha ng mga ito sa dalisay na form mula sa isang solusyon ng anumang asin. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na tanso sulpate o tanso sulpate (II) - CuSO _4.

Bilang isang magtunaw o solusyon ng asin ay maaaring nahango purong metal, na kung saan ay kaya kinakailangan sa halos lahat ng sektor ng Electrical at metal engineering.

Kahulugan at application na proseso

Elektrolisis - isang napakahalagang proseso. Sa base nito ay batay ay ang mga kinakailangang mga teknikal na operasyon, tulad ng:

1. metal pagdadalisay.
2. Electroextraction.
3. Electroplating.
4. Electrosynthesis.
5. Ang application ng anti-kaagnasan Pintura at iba pa.