Mi az elektrolízis? Az anód és a katód. Fiziko-kémiai folyamat

Hosszú ideig az emberek nem sikerül egy csomó tiszta anyagokat szabad formában. Ilyen például:

• fémek;
• lúgok;
• klóratom;
• hidrogénatom;
• hidrogén-peroxid;
• szerves klór és mások.

Ők kaptak nagy mennyiségben tartalmaz szennyeződéseket, ahonnan lehetetlen volt megszabadulni, vagy nem szintetizált egyáltalán. De a kapcsolat nagyon fontos az iparban és a mindennapi életben. De a felfedezés egy folyamat, például elektrolízissel, amely feladatot hatalmas méreteket már megoldódott. Ma már nem csak a szintézis, hanem számos más folyamat.

Mi az elektrolízis? Amint ez megtörténik, néhány lépésben halmoztak fel, hogy mi a fő előnye ennek a módszernek, próbálja megérteni során a cikket.

Mi az elektrolízis?

A kérdés megválaszolásához először is meg kell keresni, hogy megértsék a terminológia és néhány alapvető fizikai és kémiai fogalmak.

1. DC - egy irányított áramban származó elektronok bármilyen forrásból villamos energiát.
2. Elektrolit - anyag, oldat, amely képes vezetik a villamos áramot.
3. Elektródák - lemez bizonyos anyagok, összekapcsolt, amely át áramot vezetnek át magukat (anód és a katód).
4. A redox reakció - az a folyamat, amelyben van egy változás az oxidáció mértékét a résztvevők. Ezért néhány ionok oxidálódnak és növeli az értékét az oxidáció mértékét, míg mások csökken, hogy csökkenti azt.

Miután tisztázta az összes ezeket a feltételeket, akkor válaszoljon a kérdésre, hogy mi a elektrolízis. Ez redox folyamat, amely halad egy egyenáramú keresztül az elektrolit oldat, és megszűnik a megjelenése a különböző termékek az elektródákon.

Egyszerű telepítés, amelyet nevezhetünk elektrolizáló magában csak néhány összetevőből áll:

• két pohár egy elektrolitot;
• áramforrás;
• két elektróda van kötve.

Az ipar egy sokkal összetettebb automatizált tervezés, lehetővé téve így nagyszámú termékek - elektrolízis fürdők.

elektrolízis folyamata meglehetősen bonyolult, azokat számos elméleti törvények és bevétel szerinti sorrendben és szabályokat. Ahhoz, hogy helyesen megjósolni a kimenetelét, a törvényi és lehetséges átjárást kell tanulni is.

Az elméleti alapjait a folyamat

A legfontosabb alapvető normákat, amelyen nyugszik elektrolízis - jogszabályok Michael Faraday - a híres fizikus, ismert munkája terén az elektromos áram és az összes kísérő folyamatokat.

Minden ilyen szabályok két, amelyek bemutatják a lényege a folyamatok az elektrolízis.

Az első törvény

Az első törvénye Faraday, amelynek képlete van írva, mint m = a Ki * At, a következő.

Mass kibocsátott anyagra az elektródon egyenesen arányos villamos energia, amely áthaladt az elektrolit.

A képlet mutatja, hogy a m - az anyag tömegének, I - áram intenzitása, At - időtartam, amely alatt azt át. Szintén ide tartoznak a k érték, amely az úgynevezett az elektrokémiai ekvivalens a vegyület. Ez az érték függ a vegyület jellegétől is. K jelentése számszerűen egyenlő a tömege az anyag, amely megjelent a elektród az elektroliton keresztül, amikor elhaladnak egy egységnyi elektromos töltés.

A második szabály az elektrolízis

A második törvénye Faraday, amelynek képlete - m = M * I * At / n * F, a következő. Elektrokémiai ekvivalens vegyület (k) egyenesen arányos a móltömegének, és fordítottan arányos a vegyértékével az anyag.

A fenti képlet az eredménye visszavonását minden United. Ez rögzíti a lényege a második törvénye elektrolízis. M - moláris tömege vegyületek, I - áramerősség telt el az egész folyamatot, At - a teljes elektrolízis ideje, F - Faraday-állandó, n - elektronok, amelyek részt vesznek a folyamatban. Számuk megegyezik a felelős ion, részt vett a folyamatban.

Faraday törvények, hogy segítsen megérteni, mi az elektrolízis, és kiszámítja a várható hozam tömeg a kívánt eredmény megjósolni és befolyásolni a folyamat során. Ők alkotják az elméleti alapját az átalakításokat.

A koncepció az anód és típusok

Nagyon fontosak az elektrolízis elektródákat. Az egész folyamat függ az anyag, amelyből készült, sajátos természete és tulajdonságai. Ezért úgy véljük, részletesebben mindegyik.

Anód - plusz vagy pozitív elektródot. Azaz, az egyik, hogy csatlakozik a „+” pólushoz, az áramforrást. Ennek megfelelően, hogy azt az elektrolit oldat fog mozogni a negatív ionok vagy anionok. Ők oxidálódik itt, egyre magasabb fokú oxidáció.

Ezért tudjuk felhívni egy kis rajz, amely segít emlékezni anódos folyamatok: anód „plusz” - anionok - oxidáció. Így két alapvető típusú elektród, attól függően, ami viszont egy adott terméket.

1. Az oldhatatlan vagy inert anód. Az ilyen típusú tartalmaz egy elektródát, amely arra szolgál, csak át elektronok és oxidációs folyamatok, azonban ez nem fogyasztanak, és nem oldódik. Az ilyen anódok anyaga lehet grafit, irídium, platina, szén, és így tovább. Ezekkel elektródok, a fémek lehet előállítani tiszta gázok (oxigén, hidrogén, klór- és így tovább).
2. Az oldható anód. Amikor oxidatív folyamatok feloszlatta és befolyásolja a kimenetelét az elektrolízis. Az alapvető konstrukciós anyagok az ilyen típusú elektród: nikkel, réz, kadmium, ólom, ón, cink és mások. Ezekkel anódok szükség elektrolízissel folyamatok fémek, galvanizáló, védőbevonat korrózió ellen, és így tovább.

A lényege a lezajló folyamatok a pozitív elektródon redukálódik, hogy teljesíti a legtöbb elektronegatív ionok érdemben potenciállal. Ivot miért anionok hidrogénatom savak és hidroxid ion, majd a vizet, ha ez egy megoldást. Oxigén-anionokat tartalmaznak egy vizes elektrolit oldatban, általában az anódot nem sült ki, mivel a víz teszi gyorsabb, felszabadító oxigén.

A katód és annak jellemzőit

A katód - egy negatív töltésű elektród (miatt felhalmozása elektronok rajta, amikor az elektromos áram). Ezért neki mozgó pozitív töltésű ionok - kationok, amelyek fizikai rehabilitáció, azaz csökkenti az oxidáció mértékét.

Van is lényeges megjegyezni rendszer katód „mínusz” - kation - hasznosítás. Amint az anyag a katód közé tartoznak:

• rozsdamentes acél;
• réz;
• szénatom;
• sárgaréz;
• vasat;
• alumínium és mások.

Ez ezen elektróda jön fémek visszanyerése tiszta anyagokat, ami az egyik fő módszerek ezek ipari előállítása. Az is lehetséges, a elektronok átvitelét az anód és a katód, és ha az első - oldható, annak ionok csökken a negatív elektródán. Itt van egy helyreállítása kationok hidrogéngáz H _2. Ezért, a katód - az egyik legfontosabb része a teljes rendszerben elektrolízis anyagok.

elektrolízis olvadékok

Abból a szempontból, kémiai folyamatnak azon létesítő egyenlet. Ezzel lehetséges, hogy képviselje az egész áramkör papírra és megjósolni kimenetelét. A legfontosabb dolog, amit meg kell figyelni, hogy - jelenléte vagy hiánya a vízi környezet és a típusa az anód (oldható vagy sem).

Ha szükséges, hogy megkapjuk a következő termékek: alkáli- és alkáliföldfémek, lúgok, alumínium, berillium, anionjai oxigéntartalmú gázok után nem lehet kérdését az elektrolízis az elektrolit oldat. Csak elolvad, mert különben szükséges csatlakozásokat nem fog működni. Ezért az iparban gyakran szintetizálni ezeket az anyagokat, használja őket, száraz, vízmentes sók és hidroxidok.

Általában olvad elektrolízis egyenlet nagyon egyszerű és szabványos. Például, ha figyelembe vesszük, és rögzítse azt a kálium-jodid, a nézet lesz a következő:

Ki = K ^{+ +} I ^-

A katód (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Az anód ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Eljárás eredményét: Ki = K + I _2.

Hasonlóképpen, az elektrolízis rögzíti fém függetlenül annak potenciálja.

Elektrolízis A vizes oldat

Amikor az elektrolit oldatok, az eredmény a folyamat egészen más. Hiszen a víz egyre aktív résztvevője. Azt is képes szétbontására ionokra és eltávolítjuk a elektródák. Ezért ilyen esetekben fontos elektród potenciál ionok. Mint a negatív érték alacsonyabb, annál nagyobb a valószínűsége a gyorsabb oxidációval vagy redukcióval.

Az elektrolízis A vizes oldat azokat számos szabályt kell memorizálni.

1. Anódos Eljárások: lemerült csak anionok hidrogén savak (kivéve a hidrogén-fluorid). Ha egy oxigén-ion vagy fluorid ion, majd vizet lesznek oxidált oxigén felszabadítására.
2. A katódos folyamatok: elektrolízishez fémek az elektrokémiai sorban (maximum és befogadó alumínium) a katódon nem lehet visszaállítani miatt a magas kémiai aktivitása. Ez teszi a víz hidrogén szabadul fel. Fémek alumíniumból hidrogén visszaállított egyidejűleg vízzel egyszerű anyagok. Azok, amelyek után a hidrogén az elektrokémiai sorban (alacsony aktivitás), készségesen átmennek csökkentés egyszerű anyagok.

Ha követi ezeket a szabályokat, akkor ábrázolják minden elektrolízis és kiszámítja a hozam. Abban az esetben oldható anód áramkör változik, és válik sokkal bonyolultabb.

elektrolízis sók

Ezek a folyamatok előállítására használt tiszta fémek és gázok, mivel technológiai szempontból egyszerű, és gazdaságossági szempontból előnyös. Ezen túlmenően, a termék jön egy nagy tisztaságú, ami fontos.

Például, elektrolízissel réz gyorsan megszerzéséhez tiszta formában egy oldatból bármilyen só. A leggyakrabban használt réz-szulfát vagy réz-szulfát (II) - CuSO _4.

Mint olvadékból vagy oldatból a só lehet extraháljuk tiszta fém, amely oly szükséges szinte minden szektorában Elektromos és fém mérnöki.

Értelmezéséről és alkalmazásáról folyamat

Elektrolízis - egy nagyon fontos folyamat. A talapzaton épülnek azok a szükséges technikai műveletek, mint például:

1. fém finomítás.
2. Electroextraction.
3. Galvanizálás.
4. Electrosynthesis.
5. Az alkalmazás korróziógátló bevonatok és mások.