Химия

Тема 1: Краткий курс химии

Урок 4: Химические реакции в свете электронной теории. Электролиз

  • Видео
  • Тренажер
  • Теория
Заметили ошибку?

Электролиз

Электролиз широко применяется для осуществления следующих процессов:

Получение веществ в чистом состоянии. Этот процесс используется для того, чтобы обработать горные породы и получить чистые вещества. Так образуются алюминий, двуокись марганца, водород, перекись водорода.

Очистка сточных вод. В результате помещения в такие растворы электролитов происходит не только обеззараживание воды, но и образование взвесей, которые выпадают в осадок.

Нанесение тонких покрытий. Под воздействием тока ионы металла осаждаются на предмете, формируя тонкую декоративную или защитную плёнку.

На самом деле области применения электролиза гораздо обширней, поскольку с помощью разницы потенциалов можно с минимальными затратами добиваться значительного эффекта для разных целей.

Электролиз - это химическая реакция, происходящая при прохождении постоянного тока через электролит. Это разложение веществ на их составные части под действием электрического тока. Процесс электролиза может протекать только в веществах, проводящих электрический ток, то есть электролитах (кислоты, соли, щелочи).

Окислителем, и восстановителем при электролизе является электрический ток.

Процессы окисления и восстановления разделены в пространстве, они совершаются не при контакте частиц друг с другом, а при соприкосновении электрической цепи.

Для протекания процесса требуется устройство, называемое электролизером.

Раствор или расплав электролита помещают в специальную емкость - электролитическую ванну.

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц - ионов, электронов и др. под действием внешнего электрического поля. Электрическое поле в растворе или расплаве электролита создают электроды.

Электроды - это, как правило, стержни из материала, проводящего электрический ток. Их помещают в раствор или расплав электролита, и подключают к электрической цепи с источником питания. При этом отрицательно заряженный электрод катод - притягивает положительно заряженные ионы - катионы. Положительно заряженный электрод (анод) притягивает отрицательно заряженные частицы (анионы).

Можно выделить два типа электролиза для расплавов и растворов. Ход этих двух процессов идет по-разному. Зависит по большей части это от содержания воды в растворе, которая тоже принимает участие в процессе. В расплаве происходит разложение только вещества.

Процесс на катоде не зависит от материала, из которого он изготовлен. Процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона. При электролизе растворов электролитов на аноде происходит окисление анионов. Образующийся продукт зависит от восстановительной активности аниона кислотного остатка.

● При электролизе кислородсодержащих анионов на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды, из которых выделяется кислород.

● Бескислородные анионы окисляются и выделяют соответствующие галогены. Сульфид - ион - серу. Исключением является фтор - если он попадает анод, то разряжается молекула воды и выделяется кислород. Фтор - самый электроотрицательный элемент, поэтому и является исключением.

● Анионы органических кислот окисляются особым образом: радикал, примыкающий к карбоксильной группе, удваивается, а сама карбоксильная группа (COO) превращается в углекислый газ - CO2.

Электролиз получил широкое распространение в металлургии цветных металлов и в ряде химических производств. Такие металлы, как алюминий, цинк, магний, получают главным образом путем электролиза. Кроме того, электролиз используется для рафинирования (очистки) меди, никеля, свинца, а также для получения водорода, кислорода, хлора и ряда других химических веществ.