Mikä on elektrolyysin? Anodi ja katodi. Fysikaalis-kemiallinen prosessi

Jo pitkään ihmiset ei ehtinyt saada paljon puhtaita aineita vapaassa muodossa. Kuten esimerkiksi:

• metallit;
• emäkset;
• kloori;
• vety;
• vetyperoksidi;
• orgaaniset klooria ja muut.

He saivat joko korkea pitoisuus epäpuhtauksia, josta oli mahdotonta päästä eroon, tai synteettisesti ollenkaan. Mutta yhteys on erittäin tärkeää käyttää teollisuuden ja jokapäiväisessä elämässä. Mutta löytämisen prosessia kuten elektrolyysin, tehtävä on mittasuhteiltaan valtava on ratkaistu. Nykyään sitä käytetään paitsi synteesiin, vaan myös moniin muihin prosesseihin.

Mikä on elektrolyysin? Koska se tapahtuu, jotkut vaiheista kasataan, mikä on tärkein etu tämän menetelmän, yrittää ymmärtää kurssin artikkelin.

Mikä on elektrolyysin?

Voit vastata tähän kysymykseen, meidän on ensin pyrittävä ymmärtämään terminologiaa ja joitakin fysikaalisia ja kemiallisia käsitteitä.

1. DC - suunnattu virta elektronien peräisin mistä tahansa lähteestä sähköä.
2. Elektrolyytti - aine, liuos joka pystyy johtamaan sähkövirtaa.
3. Elektrodit - levy tiettyjen materiaalien, toisiinsa, jotka kulkevat sähköä itse (anodi ja katodi).
4. Redox-reaktio - menetelmä, jossa on muutos hapetusaste osallistujista. Eli noin ionit hapettuvat ja lisätä arvoa hapetusaste, kun taas toiset vähennetään, alentamalla sitä.

Joka on selkeyttänyt kaikki nämä ehdot, voit vastata kysymykseen, mikä on elektrolyysin. Tämän redox-prosessi, joka käsittää kulkee tasavirta elektrolyyttiliuoksen ja lopetetaan vapautumista eri tuotteita elektrodien.

Helppo asentaa, jota voidaan kutsua electrolyzer, sisältää vain muutamia osia:

• kaksi lasia elektrolyytin kanssa;
• virtalähteen;
• kaksi elektrodia ovat yhteydessä toisiinsa.

Teollisuus käyttää paljon monimutkaisempi automatisoitu suunnittelu, jonka avulla on mahdollista saada suuria määriä tuotteita - elektrolyysin kylpyjä.

elektrolyysin prosessi on melko monimutkainen, edellyttää useita teoreettisia lakeja ja etenee järjestyksessä ja sääntöjä. Oikein ennustaa, kaikki lait ja mahdolliset kulku on oppinut hyvin.

Teoreettiset perusteet prosessin

Tärkein perustavanlaatuinen tykin päällä, joka lepää elektrolyysin - lait Michael Faraday - kuuluisa fyysikko, joka tunnetaan työstään alalla sähkövirran ja kaikki mukana prosesseissa.

Kaikki nämä säännöt kaksi, joista jokainen kuvaa ydin prosessien elektrolyysissä.

Ensimmäinen laki

Ensimmäinen laki Faraday, jonka kaavassa kirjoitetaan m = kl * At, on seuraava.

Massa aine puretaan elektrodi on suoraan verrannollinen sähköä, joka on kulkenut läpi elektrolyytin.

Kaava osoittaa, että m - on materiaalin massan, I - virran voimakkuuden, At - aika, jonka aikana se on kulunut. Myös on k: n arvo, jota kutsutaan sähkökemiallisen ekvivalentti yhdistettä. Tämä arvo riippuu yhdisteen luonteesta itsestään. K on numeerisesti yhtä suuri kuin aineen massa, joka vapautuu elektrodin elektrolyytin läpi kulkiessaan yhden yksikön sähkövarauksen.

Toinen sääntö elektrolyysin

Toisen lain Faradayn, jonka kaavassa - m = M * I * At / n * F, on seuraava. Sähkökemiallista ekvivalentti yhdistettä (k) on suoraan verrannollinen sen moolimassasta, ja kääntäen verrannollinen valenssi aineen.

Edellä olevassa kaavassa on seurausta poistetaan kaikki United. Se luomus toisen lain elektrolyysin. M - moolimassa yhdisteitä, I - virran voimakkuus johdetaan koko prosessin, At - koko elektrolyysin ajan, F - Faradayn vakio, n - elektronit, jotka ovat mukana prosessissa. Niiden määrä on yhtä suuri kuin vastaava ionin, osallistui prosessiin.

Faradayn lait auttaa ymmärtämään, mitä on elektrolyysi, ja laskea mahdollisen tuoton paino, haluttu tulos on ennustaa ja vaikuttaa prosessin kulkua. Ne muodostavat teoreettinen perusta muutoksia.

Käsite anodi ja sen tyypit

Erittäin tärkeää on, että elektrolyysin elektrodit. Koko prosessi on riippuvainen materiaalista, josta ne on tehty, niiden erityispiirteet ja ominaisuudet. Siksi pidämme tarkemmin kunkin niistä.

Anodi - plus tai positiivisen elektrodin. Eli yksi, joka on liitetty "+" napaan virtalähteen. Näin ollen, jotta se elektrolyyttiliuos siirtyy negatiivisia ioneja tai anioneja. He hapettua täällä saamassa suurempaa hapettumista.

Siksi voimme tehdä hieman kaavio, joka auttaa muistamaan anodisen prosessit: anodi "plus" - anionit - hapettumista. Siten on olemassa kahta perustyyppiä elektrodin, riippuen siitä, mikä muuttuu tiettyä tuotetta.

1. Liukenematon tai inertti anodi. Tällainen tyyppi sisältää elektrodin, joka toimii vain siirtämään elektroneja ja hapettumisen, mutta se ei kuluteta eikä liuennut. Tällaiset anodit on tehty grafiitista, iridium, platina, hiili ja niin edelleen. Käyttäen nämä elektrodit, metallit voidaan valmistaa puhtaat kaasut (happi, vety, kloori ja niin edelleen).
2. Liukoinen anodi. Kun hapetusprosesseja hän liuennut ja vaikuttaa lopputulokseen elektrolyysin. Perus rakennemateriaalit tämän tyyppisen elektrodin: nikkeli, kupari, kadmium, lyijy, tina, sinkki ja muut. Näiden anodit tarvitaan electrorefining prosesseja metallien, elektrolyyttistä, suojaava pinnoite korroosiota vastaan, ja niin edelleen.

Ydin tapahtuvien prosessien positiivisella elektrodilla alennetaan purkautumaan useimmat elektronegatiivisen ioneja mielekkäästi mahdollisia. Ivot miksi anioneja vety happojen ja hydroksidi-ionin, ja sitten vesi, jos se on ratkaisu. Happea sisältävät anioneja vesipitoisessa elektrolyyttiliuosta, yleensä anodi ei poistu, koska vesi tekee sen nopeammin ja vapauttaa happea.

Katodi ja sen ominaisuudet

Katodi - on negatiivisesti varatun elektrodin (johtuen kertymistä elektroneja, kun sähkövirta). Siksi hänelle liikkuvat positiivisesti varautuneita ioneja - kationit kuntoutettaviin, eli vähentää hapetusaste.

Myös asiaan muistaa järjestelmään katodi "miinus" - kationina - elpymistä. Kuten Katodin materiaali ovat:

• ruostumatonta terästä;
• kupari;
• hiili;
• messinki;
• rauta;
• alumiini ja muut.

Se on tällä elektrodi tulee metallien talteenottoon puhtaiden aineiden, joka on yksi tärkeimmistä menetelmiä niiden valmistamiseksi teollisesti. On myös mahdollista elektronien siirtoa anodista katodiin, ja jos ensimmäinen - liukoinen, sen ionit pelkistetään negatiivisen elektrodin. Tässä on palauttaminen kationien vetykaasun _H2. Siksi katodi - on yksi tärkeimmistä osista koko järjestelmässä elektrolyysin aineita.

elektrolyysin sulaa

Näkökulmasta kemiallisen prosessin Tarkasteltavana on sen yhtälö. Se mahdollista esittää koko piirin paperille ja ennustaa tuloksista. Tärkeintä sinun pitäisi kiinnittää huomiota - läsnäolo tai puuttuminen vesiympäristön ja tyypin anodi (liukeneva tai ei).

Tarvittaessa, jolloin saadaan seuraavat tuotteet: alkali- ja maa-alkalimetallien, emäkset, alumiini, beryllium, anionit happea sisältäviä kaasuja ei voi tällöin olla kysymys elektrolyysin elektrolyyttiliuosta. Vain sulaa, sillä muuten tarvitaan yhteyksiä ei toimi. Siksi alan usein koota näitä aineita, käyttävät niitä kuivasta vedettömästä suolat ja -hydroksidit.

Yleisesti, sulaa elektrolyysi yhtälö on varsin yksinkertainen ja vakio. Jos esimerkiksi pidämme ja tallentaa sen kaliumjodidia, näkymä on seuraava:

KI = K ^{+ +} I ^-

Katodin (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Anodi ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Menetelmä Tulos: KI = K + I _2.

Samoin elektrolyysin tallentaa kaikki metalli riippumatta sen elektrodin potentiaali.

Elektrolyysin vesiliuoksen

Kun se tulee elektrolyyttiliuokset tulos prosessi on aivan erilainen. Loppujen lopuksi vesi on tulossa aktiivinen osallistuja. Se kykenee myös dissosioitumaan ioneiksi ja poistetaan elektrodien. Näin ollen tällaisissa tapauksissa tärkeä elektrodin potentiaali -ioneja. Kuin sen negatiivinen arvo on pienempi, sitä suurempi on todennäköisyys enemmän nopea hapettuminen tai vähentäminen.

Elektrolyysin vesiliuoksen sovelletaan useita sääntöjä, jotka on ulkoa.

1. Anodinen prosessit: poistetaan vain anionit vety happojen (paitsi fluorivetyä). Jos happi-ioni tai fluoridi-ioni, sitten vesi hapettuu vapauttaa happea.
2. Katodinen prosessit: metallien elektrolyyttiseen sähkökemiallisessa sarjassa (korkeintaan ja mukaan lukien alumiinin) katodille ei voida palauttaa, koska korkea kemiallista toimintaa. Tämä tekee veden vapauttamiseksi vety. Metallit alumiini ja vedyn palauttaa samanaikaisesti vedellä yksinkertaisia aineita. Ne, jotka ovat sen jälkeen, kun vedyn sähkökemiallisessa sarjassa (alhainen aktiivisuus), helposti suoritettava vähennys yksinkertaisia aineita.

Jos noudatat näitä sääntöjä, voimme kuvata mitään elektrolyysin ja laskea tuoton. Tapauksessa liukoisen anodi piiri vaihtelee ja tulee huomattavasti monimutkaisempi.

elektrolyysin suolat

Nämä prosessit tuottamiseksi käytetään puhtaiden metallien ja kaasuja, koska se on teknisesti yksinkertainen ja taloudellisesti edullinen. Lisäksi tuotteilla on korkea puhtausaste, mikä on tärkeää.

Esimerkiksi elektrolyyttinen kupari voi nopeasti saada sen puhtaassa muodossa liuoksesta, jossa on minkä tahansa suolan. Yleisimmin käytetty kuparisulfaatti tai kuparisulfaatti (II) - CuSO _4.

Sulana tai suolan liuos voidaan uuttaa puhdasta metallia, joka on niin tärkeä lähes kaikilla aloilla Sähkö- ja metalli suunnittelu.

Merkitys ja hakuprosessi

Elektrolyysi - erittäin tärkeä prosessi. Tyvestä perustuvat ovat tarvittavat tekniset toiminnot, kuten:

1. metallien jalostukseen.
2. Electroextraction.
3. Galvanointi.
4. Sähkösynteesikennossa.
5. Soveltaminen ruosteenestopinnoitteet ja muut.