ЭЛЕКТРОЛИЗ. Электролиз - сложная совокупность процессов (в основном окислительно-восстановительных), происходящих при прохождении через раствор или расплав электролита

Электроды могут быть активные (расходуемые) и инертные (нерасходуемые). В качестве инертных электродов обычно используют графит и платину.

Катодные процессы. Участниками катодного процесса могут быть:

· катионы металлов

;

· катионы водорода (свободные или в составе молекул воды)

(в кислой среде);

(в нейтральной и щелочной средах).

В первую очередь восстанавливаются более сильные окислители, т.е. проходит полуреакция с более положительным потенциалом. При наличии тока в цепи потенциалы смещаются от их равновесных значений. Это называется явлением перенапряжения. Для катионов металлов перенапряжение невелико, и можно воспользоваться значениями стандартных электродных потенциалов. Потенциал восстановления катионов водорода из воды с учетом перенапряжения

Анодные процессы. Участниками анодного процесса могут быть:

· материал анода ;

· молекулы воды ;

· анионы солей, например , и т.д.

Анионы, включающие элементы в высшей степени окисления, на аноде не окисляются (SO₄^2— , NO₃^— , CO₃^2—, PO₄^3— и другие).

В первую очередь окисляются более сильные восстановители, т.е. проходит полуреакция с меньшим потенциалом. Для анионов можно воспользоваться значениями стандартных электродных потенциалов. Потенциал выделения кислорода из воды с учетом перенапряжения

Пример 1. Рассмотреть схему электролиза водного раствора Na₂SO₄ с инертными электродами. В растворе соль диссоциирует на ионы: Na₂SO₄ = 2 Na⁺ + SO₄^2—

При подаче на электроды напряжения происходит направленное перемещение частиц: положительно заряженных ионов Na⁺ к отрицательному катоду, а отрицательно заряженных ионов SO₄^2- - к положительному аноду.

ē ē

(-) катод анод (+)

H₂O H₂O H₂O H₂O

¬ Na⁺

SO₄^2—®

Схема электролиза:

К (-) А (+)

Na⁺ , HOH SO₄^2—, HOH

Сульфат-ионы не разряжаются,

, происходит окисление воды:

>, .

т.е. происходит восстановление воды: В прианодном пространстве скаплива-

. ются ионы H⁺, среда становится кислой.

В прикатодном пространстве скапли-

ваются ионы ОН^—, среда становится

щелочной.

Пример 2. Рассмотреть схему электролиза водного раствора NiCl₂ с инертными электродами и с электродами из никеля.

· Инертные электроды. NiCl₂ = Ni²⁺ + 2Cl^—

К (-) А (+)

Ni²⁺ , HOH Cl^—, HOH

>, происходит <,

восстановление ионов никеля: происходит окисление ионов Cl^—:

· Электроды из никеля. К (-) А (+) Ni

Ni²⁺ , HOH Cl^-, HOH, Ni

,

, ,

<и

происходит окисление (растворение)

анода: .

Количественные соотношения при электролизе определяются в соответствии с законом Фарадея: