Электролиз. Закон Фарадея

под действием внешнего источника электрического тока – электролиз.

Количественно процессы, протекающие при электролизе, описываются Законами Фарадея.

единый Закон Фарадея гласит, что масса вещества m, выделившегося на электроде в процессе электролиза, прямо пропорциональна пропущенному току I и времени t:

где F – постоянная Фарадея, - коэффициент выхода по току (отношение практически полученного в результате электролиза вещества к теоретически возможному при данном токе).

Коэффициент выхода по току по смыслу является аналогом школьного понятия «практический выход продукта реакции».

Для электролиза чрезвычайно важной характеристикой является напряжение разложения Е_разл. – та разность потенциалов, которую практически необходимо приложить к электродам, чтобы осуществить данный процесс электролиза в данных условиях:

Здесь:

Е⁰_разл. = - - равновесная разность электродных потенциалов;

В случае, когда в электролите (растворе или расплаве) присутствуют различные катионы и анионы, необходимо уметь определять порядок разрядки ионов на электродах. Очевидно, что в первую очередь будут разряжаться ионы, требующие для этого совершения наименьшей работы.

На аноде электролизера (знак «+») идут процессы окисления и на инертных электродах разряжаются анионы. Это достаточно сложные процессы, зависящие от природы и структуры анионов, параметров процесса электролиза, но для наиболее практически важных случаев можно руководствоваться таким рядом, описывающим порядок их разрядки при взаимном присутствии:

S^2-, I^-, Br^-, Cl^-, OH^-, СО₃^2- NO₃^-, SO₄^2-, РО₄^3-, F^-

Как видно из этого ряда, в водных растворах могут разрядиться только сульфид-анионы и анионы галогенов, за исключением фтора.

Инертными являются электроды из платины и других металлов платиновой группы, серебра и золота, а также угольные электроды и, при определенных условиях, стальные.

Однако, при электролизе возможны и электрохимические системы, в которых электроды принимают непосредственное участие в электродной химической реакции. Такие процессы называются процессами с активными (растворимыми) электродами. Так, в водных растворах сульфата меди наибольшим восстановительным потенциалом (т.е. наиболее легко окисляющимся агентом) является металлическая медь, и на аноде идут процессы не окисления анионов из раствора, а процессы окисления и растворения самого медного электрода.

Дата добавления: 2014-01-11