Катодні процеси

Електроліз водних розчинів солей

Електроліз розплавів

Електроліз

Окисно-відновні процеси, які відбуваються на електродах внаслідок пропускання постійного електричного струму від зовнішнього джерела через розчин або розплав електроліту, називають електролізом.

Процес відновлення катіонів, який відбувається на катоді, що має негативний потенціал, називають катодним процесом, а процес окиснення аніонів, який відбувається на аноді, що має позитивний потенціал,– анодним. Перебіг цих процесів залежить від багатьох чинників: природи окисника і відновника, концентрації йонів, температури, природи електродів, розчинника тощо.

Майже всі метали, що легко окиснюються (натрій, калій, кальцій тощо), одержують електролізом їх розплавлених солей або основ.

Слід мати на увазі, що під час електролізу матеріал анода може окиснюватися. Тому розрізняють електроліз з інертним і з активним анодом.

Анод, матеріал якого не окиснюється під час електролізу, називається інертним.

Анод, матеріал якого здатний окиснюватися під час електролізу, називається активним.

Найчастіше інертні аноди виготовляють із графіту і платини.

Розглянемо процеси, які відбуваються при електролізі з інертними електродами.

Під час проходження електричного струму крізь розплав, наприклад, солі NaCl катіони Na⁺ рухаються до негативно зарядженого електрода, де відновлюються, взаємодіючи з електронами, що надходять по зовнішньому колу:

Na⁺ + 1 ē = Na.

Аніони Сl^- рухаються до позитивно зарядженого електрода, де окиснюються, віддаючи надлишкові електрони:

2 Сl^– – 2 ē = Сl₂.

У результаті одержуємо два продукти: на катоді – металічний натрій, а на аноді – газоподібний хлор.

Отже, сумарне рівняння окисно-відновної реакції, що відбувається під час електролізу розплаву NaCl, матиме вигляд:

2Na⁺ + 2 Сl^– = 2Na + Сl₂.

При появі двох і більше йонів одного виду, що часто буває у водних розчинах, слід знати послідовність електродних процесів.

Очевидно, що при електролізі насамперед розряджається той з катіонів, потенціал розряджання якого найменш негативний (найбільш позитивний). Під час проходження електричного струму крізь водні розчини солей активних металів, розміщених у ряді електрохімічних потенціалів до алюмінію включно, на катоді відновлюватимуться не йони металу, а молекули води, і катодний процес матиме вигляд:

2H₂O + 2 ē = H₂ + 2OH^–,

2H₃O⁺ + 2 ē = H₂ + 2H₂O.

При електролізі солей металів середньої активності на катоді проходять два процеси – відновлюватимуться і йони металу, і молекули води. Катодний процес матиме вигляд:

Zn²⁺ + 2 ē = Zn,

2H₂O + 2 ē = H₂ + 2OH^–.

При електролізі солей пасивних металів на катоді відновлюватимуться тільки йони металу:

Cu²⁺ + 2 ē = Cu.

Дата добавления: 2015-05-24