Электролиз

ЭЛЕКТРОЛИЗ

В процессе электролиза происходит разложение электролита или его растворителя при пропускании постоянного тока. Перенося электроны и превращаясь в нейтральные частицы ионы проводят ток между электродами. Электролиз является окислительно-восстановительным процессом, записываемым в две полуреакции: анодную, где отрицательно заряженные частицы окисляются до нейтральных веществ, и катодную, где происходит восстановление.[pic 1]

В качестве электролитов могут выступать водные растворы кислот и оснований, а также растворы и расплавы солей. Электролитическая проводимость, или удельная электропроводность, определяется по формуле:[pic 2]

[pic 3]

Электролитами являются исключительно вещества, состоящие из ионов, а их свойствами обуславливаются электролитические способности самого вещества.

Электропроводность зависит от:

1. Концентрации ионов. Соотношение определяется молярной проводимостью:

[pic 4][pic 5]

2. Заряда ионов, так как ионы с большим зарядом могут переносить большее число электронов. Однако, при сравнительном изучении используется нормальная концентрация, при которой заряд компенсируется его содержанием.

3. Подвижности, т.е. скорости разрядки частиц на электродах. Частицы с наибольшей электронной плотностью и наименьшим зарядом движутся гораздо медленнее. Однако, исключение составляют H3O+ и OH-. Из-за быстрого переноса протонов водные растворы электролитов лучше проводят электрический ток.

В 1934 г. М. Фарадей установил зависимость массы получаемого при электролизе вещества от некоторых факторов в двух законах. Согласно первому закону, масса прямо пропорциональна произведению силы тока и времени его прохождения через электролит:

m=kIt, коэффициент k отражает электрохимический эквивалент, зависящий от природы вещества.

По формуле второго закона электрохимический эквивалент вещества прямо пропорционален его химическому эквиваленту:

k=A/(z⋅F), F-постоянная величина, полученная из соотношения электрохимического эквивалента к химическому и равная 96485 Кл/моль.

При обобщении законов получается, что масса выделившегося на электроде вещества пропорциональна атомным весам и заряду, прошедшему через электролит, и обратно пропорциональна валентности.

Наиболее электролиз распространён в промышленности.

В первую очередь, электролиз применяется в получении щелочей, хлора, водорода, натрия, алюминия, магния, кальция, бериллия, титана.

Хлор получают в результате электролиза хлорида натрия с использованием графитовых анодов. В зависимости от электролизёров могут использоваться железные, ртутные или стальные катоды, но наиболее распространены ртутные. Электрохимический синтез хлора применяется в промышленности, его производство достигает 20 млн. тонн в год.