Mis on elektrolüüsi? Anood ja katood. Füüsikalis-keemiline protsess

Pikka aega inimesed ei suutnud saada palju puhaste ainete vabas vormis. Näiteks:

• metallid;
• leelised;
• kloor;
• vesinik;
• vesinikperoksiidi;
• Orgaaniline kloori ja teised.

Nad said kas kõrge lisandite sisaldus, millest oli võimatu vabaneda, või mitte sünteesitud üldse. Aga seoses on väga oluline kasutada tööstuses ja igapäevaelus. Aga avastamist protsess nagu elektrolüüsi ülesanne tohutu proportsioonides on lahendatud. Täna seda kasutatakse mitte ainult sünteesi, vaid ka paljude teiste protsesside.

Mis on elektrolüüsi? Kuna see juhtub, mõned etapid kuhjatakse, mis on peamine eelis on see meetod, proovige mõista käigus artikkel.

Mis on elektrolüüsi?

Et sellele küsimusele vastata, peame esmalt püüdma mõista terminoloogia ja mõned füüsikalised ja keemilised mõisted.

1. DC - suunatud voog pärinevate elektronide allikas, elekter.
2. Elektrolüütide - aine, mille lahendamine on võimeline läbi elektrivool.
3. Elektroodid - plaat teatavate materjalide omavahel, mis lähevad elektrit ise (anood ja katood).
4. Redoks reaktsioon - protsess, milles on muutus kraadi oksüdatsiooni osalejad. See tähendab, et mõned ioonid oksüdeeruvad ja väärtuse tõstmiseks astet oksüdeerumine, samas kui teised on vähendatud, langetades seda.

Olles selgitanud kõiki neid termineid, saad vastata küsimusele, mis on elektrolüüsi. See redoks protsess hõlmab associated alalisvoolu läbi elektrolüüdi lahuses ja lõpetab vabanemisega erinevate toodete elektroodidel.

Lihtne paigaldada, mida võib nimetada electrolyzer, hõlmab ainult paar komponendid:

• kaks klaasi elektrolüüdiga;
• vooluallikas;
• kaks elektroodi on omavahel ühendatud.

Tööstuse kasutab palju keerulisem automatiseeritud disain, mis võimaldab saada suure hulga tooteid - elektrolüüsi vannid.

elektrolüüsi protsess on üsna keeruline, on seotud mitmete teoreetiliste seaduste ja tulu vastavalt tellimusele ja reeglid. Et õigesti ennustada, kõik seadused ja võimalikud läbipääsu tuleb õppida hästi.

Teoreetilised alused protsessi

Kõige olulisem põhilisi kaanonid, mis toetub elektrolüüsi - seaduste Michael Faraday - kuulus füüsik, tuntud oma töö valdkonnas elektrivool ja kõik kaasnevad protsessid.

Kõik sellised eeskirjad kaks, millest igaüks kirjeldab sisuliselt protsesside elektrolüüsi.

Esimene seadus

Esimene seadus Faraday, mille valemis kirjutatakse m = kI * At, on järgmine.

Mass aine väljuma elektroodi on võrdeline elekter, mis on läbinud elektrolüüt.

Valem näitab, et m - mass materjali, I - voolutugevus, At - ajaga, mil ta on läbinud. Siia kuulub ka k väärtus, mida nimetatakse elektrokeemilise ekvivalendi ühendi. See väärtus sõltub ühendi olemust ennast. K on arvuliselt võrdne aine mass, mis vabaneb elektroodide kaudu elektrolüüti läbiva üks ühik elektrilaeng.

Teine reegel elektrolüüsi

Teine seadus Faraday, mille valemis - m = M * I * At / n * F, on järgmine. Elektrokeemiline ekvivalent ühendit (k) on võrdeline molaarmassist ja pöördvõrdeline valentsiga aine.

Ülaltoodud valem on tulemus tühistamise kõik Ameerika. See lööb sisuliselt teine seadus elektrolüüsi. M - molaarmass ühendid, I - voolutugevus sooritanud kogu protsessi, At - total elektrolüüsiajast, F - Faraday konstant, n - elektronide mis osalevad protsessis. Nende arv on võrdne laengu ioon, osales protsessis.

Faraday seadused, mis aitavad mõista, mis on elektrolüüsi ja arvutada potentsiaalse saagikuse massist soovitud tulemus on ennustada ja mõjutada protsessi käigus. Nad moodustavad teoreetilise aluse muutusi.

Mõiste anoodi ja selle liigid

Väga oluline on elektrolüüsi elektroodide. Kogu protsess sõltub materjali, millest nad on valmistatud, nende eripära ja omadused. Seetõttu leiame, täpsemalt iga neist.

Anood - pluss või positiivse elektroodi. See tähendab, et üks, mis on seotud "+" poolus toiteallikaga. Seega on sinna elektrolüüdi lahuses liiguvad negatiivsete ioonide või anioone. Nad oksüdeerib siin üha suurema oksüdatsiooni.

Seega saame joonistada veidi diagramm, mis aitab mäleta diferentsiaal protsessid: anoodi "pluss" - anioonide - oksüdatsiooni. Seega on kaks peamist tüüpi elektroodi, sõltuvalt sellest, milline omakorda konkreetse toote.

1. Lahustumatud või inertanoodi. Sellist tüüpi sisaldab elektroodi, mis teenib üksnes kanda elektrone ja oksüdatsioonideni, aga see ei tarbita mitte lahustunud. Sellised anoodid on valmistatud grafiidist, iriidiumi, plaatina, süsiniku- ja nii edasi. Kasutades neid elektroodid, metallid saab toota puhtad gaasid (hapnik, vesinik, kloor ja nii edasi).
2. Lahustuvad anoodi. Kui oksüdatiivse protsesside ta lahustunud ja tulemust mõjutada elektrolüüsi. Aluselised valmistusmaterjalideni sedalaadi elektroodi: nikkel, vask, plii, tina, tsink ja teised. Kasutades neid anoodid vaja elektrorafineerimis protsesse metall, galvaanilise, korrosiooni, ja nii edasi.

Sisuliselt toimuvate protsesside juures positiivse elektroodi taandatakse täita kõige elektronegatiivsem ioonid tähenduslikult potentsiaali. Ivot miks Anioonide vesinik happed ja hüdroksiidiooniga ning seejärel vette, kui see on olemas lahendus. Hapnikku sisaldav anioonide sellises elektrolüüdi vesilahuse üldiselt anoodil ei lõpetata, kuna vee muudab kiiremaks, vabastades hapniku.

Katood ja selle omadused

Katood - on negatiivselt laetud elektroodi (akumuleerumise tõttu elektronide seda, kui elektrivool). See on põhjus, miks teda liigub positiivselt laetud ioonid - katioonid, mis on ümberõppel, see tähendab, vähendada määral oksüdatsiooni.

Samuti on asjakohane meeles pidada kava katood "miinus" - meedia - taastumist. Kuna materjali katood on:

• roostevabast terasest;
• vask;
• süsiniku;
• messing;
• raua;
• alumiiniumi ja teised.

On selle elektroodi tegemist metall taastamise puhaste ainete, mis on üks peamisi meetodeid nende valmistamiseks tööstuslikult. Samuti on võimalik üleandmise elektronid anoodilt katoodile, ja kui esimene - lahustuva selle ioonid vähendatakse negatiivne elektrood. Siin on olemas taastamiseni katioonivaba gaasilise vesiniku _H2. Seetõttu katood - on üks tähtsamaid osi ülesehitusest elektrolüüsi aineid.

elektrolüüsi sulab

Vaatepunktist keemilise protsessi vaadeldava on oma võrrandisse. Mis on võimalik esindada kogu vooluringi paberil ja ennustada tulemust. Kõige olulisem asi, mida sa peaksid pöörama tähelepanu - olemasolu või puudumise veekeskkonna ja anoodi tüübile (lahustuvad või mitte).

Kui on vaja saada järgmisi tooteid: leelis- ja leelismuldmetallid, leeliste, alumiinium, berülliumi, anioonid hapnikusisaldusega gaasid ei saa siis küsimus elektrolüüs elektrolüüt lahusega. Just sulatada, sest muidu nõutakse ühendused ei toimi. Sellepärast tööstuses sageli sünteesida need ained, kasutades neid kuiva veevaba soolad ja hüdroksiidid.

Üldiselt sulama elektrolüüsi võrrandi on üsna lihtne ja tavaline. Näiteks, kui me arvestame ja salvestada see kaaliumjodiidi, vaade on järgmised:

KI = K ^{+ +} I ^-

Katood (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Anood ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Meetod Tulemus: KI = K + I _2.

Samamoodi elektrolüüsi salvestab tahes metallist sõltumata selle elektroodi potentsiaali.

Elektrolüüs vesilahuse

Kui tegemist on elektrolüüdilahustest tulemustest protsess on üsna erinevad. Lõppude lõpuks, vesi muutub aktiivseks osalejaks. Samuti on võimeline dissotsieerima ioneiksi ja väljubtatakse elektroode. Seetõttu peab sellistel juhtudel oluline elektroodi potentsiaal ioone. Kui tema negatiivse väärtus on väiksem, seda suurem on tõenäosus kiiremate oksüdeerumise või vähendamist.

Elektrolüüs vesilahuse läbima mitu eeskirjad, mis tuleb meelde.

1. Diferentsiaal Protsessid: tühjenenud ainult anioonide vesinikust hapetega (va vesinikfluoriid). Kui hapniku iooni või fluoriidioonil seejärel vesi oksüdeerub vabastamiseks hapnikku.
2. Katoodi protsessid: elektrolüüdi metallide elektrokeemilise seeria (kuni ja kaasava alumiinium) katoodil ei saa taastada tänu kõrgele keemiline aktiivsus. See muudab vee vabastamiseks vesinik. Metallide alumiiniumplekist vesinikuks taastati samaaegselt vett lihtsad ained. Need, kes on pärast hüdrogeenimisel elektrokeemilise seeria (madala aktiivsusega), kergesti taandamisel lihtsad ained.

Kui te järgite neid reegleid, saame kujutada mis tahes elektrolüüsi ja arvutada saagikuse. Juhul lahustuv anoodi vooluringi suur ja muutub palju keerulisemaks.

elektrolüüsi soolad

Neid protsesse saamiseks kasutatavate Puhtad metallid ja gaasid, sest see on tehnoloogiliselt lihtne ja majanduslikult soodsaim. Lisaks toodetel on suure puhtusastmega, mis on oluline.

Näiteks elektrolüüdi vask võib kiiresti saada see puhtal kujul valmistamine mis tahes sool. Levinuim vasksulfaat või vasksulfaat (II) - _CUSO4.

Selle sulami või soolalahust saab ekstraheerida puhas metall, mis on nii vajalik peaaegu kõikides sektorites Elektri- ja metallitööstuse.

Tähenduse ja rakendamise protsessi

Elektrolüüs - väga oluline protsess. Oma baasi põhinevad on vajalikud tehnilised operatsioonid, näiteks:

1. metalli töötlemine.
2. Electroextraction.
3. Galvaaniline.
4. Elektrosüntees.
5. Kohaldamise korrosioonitõrjekihte ja teised.