Che cosa è l'elettrolisi? L'anodo e catodo. processo fisico-chimico

Per molto tempo le persone non sono riusciti a ottenere un sacco di sostanze pure in forma libera. Come ad esempio:

• metalli;
• alcali;
• cloro;
• idrogeno;
• perossido di idrogeno;
• cloro organico e altri.

Essi hanno ricevuto un alto contenuto di impurità, da cui era impossibile sbarazzarsi di, o no sintetizzati a tutti. Ma la connessione è molto importante per l'industria e la vita quotidiana. Ma con la scoperta di un processo come elettrolisi, un compito di proporzioni enormi è stato risolto. Oggi è utilizzato non solo per la sintesi, ma anche per molti altri processi.

Che cosa è l'elettrolisi? Come accade, alcune delle fasi accumulato su, qual è il vantaggio principale di questo metodo, cercare di capire il corso dell'articolo.

Che cosa è l'elettrolisi?

Per rispondere a questa domanda, dobbiamo prima cercare di comprendere la terminologia e alcuni concetti fisiche e chimiche fondamentali.

1. DC – un flusso diretto di elettroni provenienti da qualsiasi fonte di energia elettrica.
2. Elettrolita – sostanza, cui soluzione è in grado di condurre una corrente elettrica.
3. Elettrodi – piatto di alcuni materiali, interconnessi, che passano attraverso l'elettricità stessi (anodo e catodo).
4. La reazione redox – un processo in cui v'è un cambiamento nel grado di ossidazione dei partecipanti. Cioè, alcuni ioni ossidano e aumentare il valore del grado di ossidazione, mentre altri sono ridotti, abbassandolo.

Dopo aver chiarito tutti questi termini, è possibile rispondere alla domanda di che cosa è l'elettrolisi. Questo processo redox, comprendente passare una corrente continua attraverso la soluzione elettrolitica e termina con il rilascio di prodotti differenti agli elettrodi.

Facilità di installazione, che può essere chiamato elettrolizzatore, coinvolge solo pochi componenti:

• due bicchieri con un elettrolita;
• un generatore di corrente;
• due elettrodi sono interconnessi.

L'industria utilizza un design automatizzato molto più complesso, che permette di ottenere un gran numero di prodotti – vasche di elettrolisi.

processo di elettrolisi è piuttosto complesso, è soggetta a numerose leggi teoriche e procede secondo l'ordine e regole. Di prevedere correttamente l'esito, tutte le leggi e possibile passaggio da imparare bene.

I fondamenti teorici del processo

I più importanti canoni fondamentali su cui poggia l'elettrolisi – le leggi di Michael Faraday – il famoso fisico, conosciuto per il suo lavoro nel campo della corrente elettrica e di tutti i processi di accompagnamento.

Tutte queste regole due, ognuno dei quali descrive l'essenza dei processi nella elettrolisi.

La prima legge

La prima legge di Faraday, la cui formula è scritto come m = kI * At, è il seguente.

sostanza massa scaricata in corrispondenza dell'elettrodo è direttamente proporzionale alla corrente elettrica, che è passato attraverso l'elettrolita.

La formula mostra che il rapporto m – è la massa di materiale, I – intensità di corrente, At – tempo durante il quale viene fatto passare. È incluso anche il valore di k, che è chiamato l'equivalente elettrochimico del composto. Questo valore dipende dalla natura del composto stesso. K è numericamente uguale alla massa della sostanza che viene rilasciata in corrispondenza dell'elettrodo attraverso l'elettrolita quando passa un'unità di carica elettrica.

La seconda regola di elettrolisi

La seconda legge di Faraday, la cui formula – m = M * I * At / n * F, è il seguente. Un equivalente elettrochimico del composto (k) è direttamente proporzionale alla sua massa molare, e inversamente proporzionale alla valenza della sostanza.

La formula di cui sopra è il risultato del ritiro di tutti United. Si coglie l'essenza della seconda legge di elettrolisi. M – molare composti di massa, I – intensità di corrente superato per l'intero processo, At – tempo totale elettrolisi, F – costante di Faraday, n – elettroni che sono coinvolti nel processo. Il loro numero è uguale alla carica dello ione, ha preso parte al processo.

leggi di Faraday per aiutare a capire che cosa è l'elettrolisi, e per calcolare il rendimento potenziale, in peso, il risultato desiderato è quello di prevedere e influenzare il corso del processo. Essi costituiscono la base teorica delle trasformazioni.

Il concetto di anodo e relativi tipi

Molto importanti sono negli elettrodi elettrolisi. L'intero processo dipende dal materiale di cui sono fatti, la loro natura e le proprietà specifiche. Pertanto, consideriamo più in dettaglio ciascuno di essi.

Anodo – più o elettrodo positivo. Cioè, uno che è attaccato al "+" polo della sorgente di alimentazione. Di conseguenza, ad esso da soluzione elettrolitica si muoverà ioni negativi o anioni. Saranno ossidare qui, ottenendo un più alto grado di ossidazione.

Pertanto, possiamo trarre un po 'di schema che vi aiuterà a ricordare i processi anodici: un anodo "plus" – anioni – ossidazione. Così ci sono due tipi di base dell'elettrodo, a seconda che si trasformerà un prodotto particolare.

1. L'anodo insolubile o inerte. Tale tipo comprende un elettrodo che serve solo a trasferire elettroni e processi di ossidazione, tuttavia non si consuma e non disciolto. Tali anodi sono costituiti da grafite, iridio, platino, carbonio e così via. Usando questi elettrodi, i metalli possono essere prodotti in gas puri (ossigeno, idrogeno, cloro e così via).
2. L'anodo solubile. Quando i processi ossidativi che sciolte e influenzano il risultato della elettrolisi. I materiali di base di costruzione per questo tipo di elettrodo: nichel, rame, cadmio, piombo, stagno, zinco ed altri. Usando questi anodi bisogno per elettroraffinazione processi di metalli, elettroplaccatura, rivestimento protettivo contro la corrosione, e così via.

L'essenza dei processi che si verificano in corrispondenza dell'elettrodo positivo è ridotto a ioni per scaricare più elettronegativi significato potenziale. Ivot perché do anioni acidi idrogeno e ioni idrossido, e poi l'acqua, se si tratta di una soluzione. Contenente ossigeno anioni in una soluzione acquosa di elettrolita, generalmente all'anodo non viene scaricata, in quanto l'acqua rende più veloce, liberando ossigeno.

Il catodo e le sue caratteristiche

Il catodo – è un elettrodo caricato negativamente (dovuta all'accumulo di elettroni su di esso quando una corrente elettrica). È per questo che a lui muoversi ioni caricati positivamente – cationi che sono in fase di riabilitazione, cioè, ridurre il grado di ossidazione.

V'è anche pertinente ricordare schema catodo "meno" – cazione – recupero. Come il materiale per il catodo comprendono:

• acciaio inossidabile;
• di rame;
• di carbonio;
• in ottone;
• ferro;
• alluminio e altri.

E 'su questo elettrodo viene a metalli recupero delle sostanze pure, che è uno dei metodi principali per la produzione di loro industrialmente. È anche possibile il trasferimento di elettroni dall'anodo al catodo, e se il primo – solubile, suoi ioni vengono ridotti sull'elettrodo negativo. Qui v'è una restaurazione di cationi a gas idrogeno H _2. Pertanto, il catodo – è una delle parti più importanti del sistema globale di elettrolisi di sostanze.

elettrolisi di fusi

Dal punto di vista del processo chimico in esame ha la sua equazione. Con la possibilità di rappresentare l'intero circuito su carta e per prevedere risultato. La cosa più importante si dovrebbe prestare attenzione al – la presenza o l'assenza dell'ambiente acquatico e il tipo di anodo (solubile o meno).

Se necessario per ottenere i seguenti prodotti: metalli alcalini e alcalino-terrosi, alcali, alluminio, berillio, anioni di gas contenenti ossigeno non può quindi essere una domanda sul elettrolisi della soluzione elettrolitica. Basta sciogliere, perché le connessioni altrimenti necessari non funzionerà. È per questo che nel settore spesso di sintetizzare queste sostanze, che li utilizzano sali anidri secchi e idrossidi.

In generale, fondere equazione elettrolisi è abbastanza semplice e standard. Ad esempio, se consideriamo e registrarlo per ioduro di potassio, la vista sarà il seguente:

KI = K ^{+ +} I ^–

Il catodo (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

L'anodo ^{(A) "+": 2I – –} 2e = I ₂ ⁰

Processo Esito: KI = K + I _2.

Analogamente, elettrolisi registrerà qualsiasi metallo indipendentemente dal suo potenziale di elettrodo.

Elettrolisi della soluzione acquosa

Quando si tratta di elettrolita soluzioni, il risultato del processo sarà molto diverso. Dopo tutto, l'acqua sta diventando un partecipante attivo. È anche in grado di dissociare in ioni e scaricato dagli elettrodi. Pertanto, in tali casi importanti elettrodi potenziali ioni. Al suo valore negativo è minore, maggiore è la probabilità di più rapida ossidazione o riduzione.

Elettrolisi della soluzione acquosa è soggetta a varie regole che devono essere memorizzati.

1. Processi anodici: scaricate solo anioni di acidi idrogeno (tranne acido fluoridrico). Se uno ione ossigeno o ione fluoruro, poi l'acqua viene ossidato per rilasciare ossigeno.
2. I processi catodici: metalli di elettro della serie elettrochimica (fino al comprensivi di alluminio) sul catodo non possono essere ripristinati dovuta all'attività chimica elevata. Ciò rende l'acqua per rilasciare idrogeno. Metalli da alluminio all'idrogeno ripristinati simultaneamente con acqua a sostanze semplici. Quelli che sono secondo l'idrogeno nella serie elettrochimica (bassa attività), prontamente subiscono riduzione a sostanze semplici.

Se si seguono queste regole, siamo in grado di rappresentare qualsiasi elettrolisi e calcolare il rendimento. Nel caso di un circuito anodo solubile varia e diventa molto più complicato.

sali di elettrolisi

Questi processi sono utilizzati per l'ottenimento di metalli puri e gas, poiché è tecnologicamente semplice ed economicamente vantaggioso. Inoltre, i prodotti sono dotati di un elevato grado di purezza, che è importante.

Ad esempio, via elettrolitica di rame può ottenere rapidamente in forma pura da una soluzione di sale. Il più comunemente usato solfato di rame o di rame solfato (II) – CuSO _4.

Come una fusione o soluzione del sale possono essere estratti metallo puro, che è così necessaria in quasi tutti i settori elettrico e metalmeccanica.

processo significato e applicazione

Elettrolisi – un processo molto importante. Alla sua base si basano sono necessarie operazioni tecniche, come ad esempio:

1. raffinazione dei metalli.
2. Electroextraction.
3. Galvanotecnica.
4. Elettrosintesi.
5. L'applicazione di rivestimenti anti-corrosione e altri.