Kas ir elektrolīzes? Anods un katoda. Fizikāli-ķīmiskās process

Uz ilgu laiku, cilvēki nav izdevies iegūt daudz tīrām vielu brīvā formā. Kā, piemēram:

• metāli;
• sārmi;
• CI;
• ūdeņraža atoms;
• ūdeņraža peroksīds;
• organiskais hlors un citi.

Viņi saņēma vai nu augsts piemaisījumu saturs, no kura tas bija iespējams atbrīvoties, vai ne sintezēti vispār. Bet savienojums ir ļoti svarīgi, izmantošanai rūpniecībā un sadzīvē. Bet ar atklāšanas procesa, piemēram, elektrolīzi, uzdevums ir ārkārtīgi liela ir atrisināta. Šodien tas tiek izmantots ne tikai sintēzes, bet arī daudziem citiem procesiem.

Kas ir elektrolīzes? Kā tas notiek, daži posmi sakrauti, kas ir galvenā šīs metodes priekšrocība, mēģiniet saprast kursu rakstu.

Kas ir elektrolīzes?

Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums vispirms cenšas saprast terminoloģiju un dažas galvenās fiziskās un ķīmiskās koncepcijas.

1. DC - specializētu plūsma izcelsmes no jebkura avota elektroenerģijas elektroniem.
2. Elektrolīts - viela, šķīdums, kura ir spējīga veikt elektrisko strāvu.
3. Elektrodi - plate noteiktu materiālu, savstarpēji, kas ved elektrību caur sevi (anodu un katoda).
4. Reducēšanās reakcija - process, kurā ir izmaiņas pakāpi oksidēšanās dalībniekiem. Tas ir daži joni oksidējas un palielinātu vērtību pakāpi oksidēšanās, bet citi tiek samazinātas, samazinot to.

Noskaidrojot visus no šiem noteikumiem, jūs varat atbildēt uz jautājumu par to, kas ir elektrolīze. Šis reducēšanās process, kas ietver izejot līdzstrāvu caur elektrolīta šķīdumu un izbeidzas ar atbrīvošanu dažādu produktu pie elektrodiem.

Viegla uzstādīšana, ko var saukt electrolyzer, ietver tikai dažas sastāvdaļas:

• divas glāzes ar elektrolītu;
• pašreizējais avotu;
• divi elektrodi ir savstarpēji saistīti.

Nozares izmanto daudz sarežģītu automatizētu dizains, kas ļauj iegūt lielu skaitu produktu - elektrolīzes vannas.

elektrolīzes process ir diezgan komplekss, kas ir atkarīgs no vairākiem teorētiskiem likumiem un ienākumiem saskaņā ar kārtību un noteikumiem. Lai pareizi prognozēt iznākumu, visi likumi un iespējama pāreja iemācījušies labi.

Teorētiskais pamats procesa

Svarīgākie būtiski kanoni, uz kura piederējusi elektrolīzi - likumi Michael Faraday - slavenais fiziķis, pazīstams ar savu darbu jomā elektriskās strāvas un visi pievienotie procesi.

Visi šie noteikumi divi, no kuriem katrs apraksta būtību procesiem elektrolīze.

Pirmais likums

Pirmais likums Faradeja, formula, kas ir rakstīts kā m = kI * Δt, ir šāds.

Masu viela novadīti elektrodu ir tieši proporcionāls elektroenerģiju, kas ir izplūdis caur elektrolītu.

Formula parāda, ka m - ir materiāla masu, I - strāvas intensitāte, Δt - laiks, kurā tas ir pieņemts. iekļauts arī ir k vērtība, ko sauc elektroķīmiskās ekvivalents savienojuma. Šī vērtība ir atkarīga no rakstura savienojuma pati. K ir skaitliski vienāda ar vielas masas, kas izdalās pie elektroda caur elektrolītu, kad iet vienu vienību elektrisko lādiņu.

Otrais noteikums elektrolīze

Otrais likums Faraday, formula, kas - m = M * I * Δt / n * F, un tā ir šāda. Elektroķīmiskās ekvivalentu savienojuma (k) ir tieši proporcionāls tā molāro masu, un apgriezti proporcionāls valence vielas.

Iepriekš minētā formula ir rezultāts izņemšanu visu United. Tā atspoguļo būtību otrā likuma elektrolīzes procesā. M - molāro masu savienojumi, I - strāvas intensitāte nodots visu procesu, Δt - kopējais elektrolīzes laiks, F - Faradeja konstante, n - elektroni, kas ir iesaistītas šajā procesā. To skaits ir vienāds ar maksu par jonu, piedalījās šajā procesā.

Faradeja likumi, lai palīdzētu saprast, kas ir elektrolīzi, un aprēķināt iespējamo ražu pēc svara, vēlamais rezultāts ir prognozēt un ietekmēt gaitu procesā. Tie veido teorētisko pamatu pārvērtības.

Koncepcija par anodu un tās veidi

Ļoti svarīgi ir arī elektrolīzes elektrodiem. Viss process ir atkarīgs no materiāla, no kura tie ir izgatavoti, to īpašo raksturu un īpašības. Tāpēc mēs uzskatām detalizētāk katru no tiem.

Anoda - plus vai pozitīva elektrodu. Tas ir viens, kas ir pievienots ar "+" pola strāvas avota. Tādēļ, lai to no elektrolīta šķīduma virzīsies negatīvos jonus vai anjonus. Tie būs oksidēt šeit, iegūstot lielāku oksidēšanās.

Tāpēc, mēs varam izdarīt maz diagramma, kas palīdzēs atcerēties anodiskās procesus: anoda "plus" - anjoni - oksidēšanās. Tātad pastāv divi galvenie veidi, elektrodu, atkarībā no tā, kas savukārt konkrētu produktu.

1. Nešķīstošo vai inertas anoda. Šāda tipa ietver elektrods, kurš kalpo tikai nodot elektronus un oksidācijas procesus, bet tas nav patērē, un nevis izšķīst. Šādas anodi tiek izgatavoti no grafīta, irīdijs, platīns, oglekļa un tā tālāk. Izmantojot šos elektrodus, metālus var ražot tīru gāzes (skābeklis, ūdeņraža, hlora un tā tālāk).
2. Šķīstošā anods. Kad oksidatīvo procesu viņš izšķīdina un ietekmēt lietas iznākumu elektrolīze. Pamata konstrukcijas materiāliem šāda veida elektroda: niķeļa, vara, kadmija, svina, alvas, cinka un citi. Izmantojot šie anodi nepieciešams elektrolītiskās procesus metālu, elektropārklāšanai, aizsarpārklājumu pret koroziju, un tā tālāk.

No procesiem, kas notiek pie pozitīvā elektroda būtība ir samazināts līdz izpildīt lielāko electronegative jonus jēgpilni potenciālu. Ivot kāpēc do anjoni ūdeņradi skābes un hidroksìdjonu, un pēc tam ūdeni, ja tas ir šķīdums. Skābekli saturošu anjonu noteikšana ūdens elektrolīta šķīdumu, parasti pie anoda netiek atbrīvots, jo ūdens padara to ātrāk, atbrīvojot skābekli.

Katods un tās īpašības

Katods - ir negatīvi uzlādēts elektrodu (sakarā ar uzkrāšanos elektroni par to, kad elektriskā strāva). Tas ir iemesls, kāpēc viņam pārvietojas pozitīvi joni - katjonu, kas ir iekļāvušās rehabilitāciju, tas ir, samazināt pakāpi oksidēšanās.

Ir arī atbilstošas atcerēties shēma katods "mīnus" - katjonu - atveseļošanos. Kā materiāls katoda ietver:

• nerūsējošā tērauda;
• varš;
• oglekļa atomi;
• misiņa;
• dzelzs;
• alumīnija un citi.

Tas ir par šo elektrodu nāk metālu tīru vielu atgūšanu, kas ir viena no galvenajām metodēm tos ražo rūpnieciski. Tas ir arī iespējams nodošana elektroni no anoda un katoda, un ja pirmais - šķīstošā, tās joni tiek samazināta uz negatīvo elektrodu. Šeit ir atjaunošana katjonu līdz ūdeņraža gāzes H _2. Tāpēc, katoda - ir viena no svarīgākajām daļām, kas kopējā sistēmā elektrolīze vielām.

elektrolīzes no kūst

Raugoties no ķīmiskā procesā izskatāmā ir sava vienādojumu. Ar to iespējams pārstāvēt visa ķēde uz papīra un prognozēt iznākumu. Vissvarīgākā lieta, jums vajadzētu pievērst uzmanību - esamību vai neesamību ūdens vidē un anoda tipa (šķīstoša vai nē).

Ja nepieciešams, lai iegūtu šādus produktus: sārmu un sārmzemju metālu, sārmi, alumīnijs, berilijs, anjonu ar skābekli saturošu gāzu nevar tad būt jautājums par elektrolīzi elektrolīta šķīdumu. Tikai kust, jo pretējā gadījumā nepieciešamie savienojumi nedarbosies. Tas ir iemesls, kāpēc šajā nozarē bieži sintezēt šīs vielas, izmantojot tos sausa bezūdens sāļi un hidroksīdi.

Kopumā, izkausētu elektrolīze vienādojums ir diezgan vienkāršs un standartu. Piemēram, ja mēs uzskatām, un reģistrēt to kālija jodīda, skats būs šādi:

KI = K ^{+ +} I ^-

Katoda (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Anoda ^{(A) "+": 2I - -} 2.e = I ₂ ⁰

Process Iznākums: KI = K + I _2.

Tāpat elektrolīze reģistrē jebkuru metālu, neatkarīgi no tā elektroda potenciālu.

Elektrolīze no ūdens šķīduma

Kad runa ir par elektrolītu, rezultāts process būs diezgan atšķirīgi. Galu galā, ūdens kļūst aktīvs dalībnieks. Tas ir arī iespējams nošķirot uz jonu, un izvada no elektrodiem. Tāpēc šādos gadījumos svarīgi elektrodu potenciāliem joniem. Nekā tā negatīvā vērtība ir zemāka, jo lielāka iespējamība ātrāku oksidācijas vai samazināšanu.

Elektrolīze no ūdens šķīdums ir pakļauta vairākiem noteikumiem, kas ir jāiegaumē.

1. Anodiskās procesi novadīti tikai anjonus no ūdeņraža skābju (izņemot fluorūdeņražskābi). Ja skābekļa jona vai fluorīda jona, pēc tam ūdens tiek oksidēts, lai atbrīvotu skābekli.
2. Katodu procesi: elektroķīmiskās metālu elektroķīmiskās sērija (līdz un ieskaitot alumīnija) par katoda nevar atjaunot, jo augstu ķīmisko aktivitāti. Tas padara ūdeni, lai atbrīvotu ūdeņradi. Metals no alumīnija, kas ūdeņradi atjaunota vienlaicīgi ar ūdeni, lai vienkāršiem vielām. Tie, kas ir pēc tam ūdeņraža elektroķīmiskās sērija (zema aktivitāte), viegli iziet samazinājumu vienkāršām vielām.

Ja jūs izpildiet šos noteikumus, mēs varam attēlot jebkuru elektrolīzi un aprēķināt peļņu. Gadījumā, ja šķīstošā anoda ķēdē mainās un kļūst daudz sarežģītāks.

elektrolīzes sāļi

Šie procesi tiek izmantota, lai iegūtu tīru metālu un gāzēm, jo tas ir tehnoloģiski vienkāršs un ekonomiski izdevīgi. Turklāt produkti ir ar augstu tīrības pakāpi, kas ir svarīgi.

Piemēram, elektroķīmiskās vara var ātri iegūt to tīrā veidā no risinājuma jebkura sāls. Visbiežāk lietotā vara sulfātu vai vara sulfāts (II) - CuSO _4.

Kā kausējuma vai šķīdumu sāls var iegūt tīru metālu, kas ir tik nepieciešama gandrīz visās nozarēs elektrisko un metāla inženierzinātnēs.

Nozīme un pieteikšanās process

Elektrolīze - ļoti svarīgs process. Pie pamatnes ir balstīti, ir nepieciešamie tehniskie darbībām, piemēram:

1. metāla attīrīšana.
2. Electroextraction.
3. Elektrogalvanizācija.
4. Elektrosintēze.
5. Ar pretkorozijas un citi pieteikumu.