Elektroliz nima? anod va katod. Fizik-kimyoviy jarayon

Uzoq vaqt davomida odamlar erkin shaklda sof moddalar juda ko'p bo'lsin olmadi. Misol uchun kabi:

• metallar;
• ishqorlar;
• klorodur
• vodorod;
• vodorod peroksid;
• organik xlor va boshqalar.

Ular u xalos, yoki barcha sintez emas olish mumkin emas edi bo'lgan aralashmalarning, yuqori mazmunini ham qabul qildi. Lekin aloqa sanoat va kundalik hayotda foydalanish uchun juda muhim ahamiyatga ega. Lekin bunday elektroliz kabi jarayoni kashf qilinishi bilan, katta hajmda bo'lib, bir vazifasi hal qilindi. Bugungi kunda sintezi uchun, balki boshqa ko'plab jarayonlari uchun emas, balki faqat ishlatiladi.

elektroliz nima? U sodir kabi, bosqichlarini bir necha bu usulning asosiy afzalligi, modda kursi tushunishga harakat nima, yığılı.

elektroliz nima?

Bu savolga javob berish uchun, biz birinchi terminologiya va ba'zi asosiy fizik va kimyoviy tushunchalarni tushunish uchun izlashimiz kerak.

1. DC - elektr biron-bir manbadan kelib elektronlar bir qaratilgan oqimi.
2. Elektrolitlar - modda, elektr tokini o'tkazish imkoniga ega hal bo'lgan.
3. Elektrodlar - o'zlari orqali elektr o'tishi bog'langan ba'zi materiallar, plastinka (anod va katod).
4. redoks reaksiya - bir jarayon bo'lgan ishtirokchilar oksidlanish darajalari bir o'zgarish bor. Ya'ni, ayrim ionlar oksidlanmoq va boshqalar kamayadi esa uni pasaytirish, oksidlanish darajasiga qiymatini oshirish.

bu atamalarning barcha aniqlanishi bo'lib, siz elektroliz nima savol javob berishi mumkin. Bu redoks jarayon, elektrolit eritma bilan to'g'ri oqim o'tib tashkil topgan va elektrodlar turli mahsulotlar ozod tomonidan bekor qilinadi.

Elektrolizör deb atash mumkin oson o'rnatish, faqat bir necha komponentlarni o'z ichiga oladi:

• bir elektrolitlar bilan ikki ko'zoynaklar;
• Agar joriy manbai;
• ikki elektrod bog'langan bo'ladi.

elektroliz Hamamları - sanoat mahsulotlarini katta raqamlarni olish imkonini beruvchi, ancha murakkab avtomatlashtirilgan dizayn foydalanadi.

elektroliz jarayoni, juda murakkab tartibda va qoidalarga muvofiq bir necha nazariy qonunlar va tushum bo'ysunadi. to'g'ri xulosa taxmin qilish, barcha qonunlar va iloji o'tish yaxshi o'rgangan bo'lishi kerak.

jarayonining nazariy asoslari

elektroliz xosdir qaysi eng muhim fundamental qonunlar - Maykl Faraday qonunlari - elektr toki sohasida o'z ish uchun ma'lum mashhur fizik va barcha birga jarayonlar.

elektroliz jarayonlarni mohiyatini bayon har biri kabi barcha qoidalari ikki.

birinchi qonuni

birinchi Faraday qonuni, quyidagicha m sifatida yozilgan formula qaysi = Ki * Dt hisoblanadi.

elektrod da zaryadsizlanishi ommaviy modda elektrolit orqali o'tgan elektr, to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'ladi.

formula m ekanligini ko'rsatadi - moddiy ommaviy bo'lib, I - joriy tezlik, Dt - bu o'tgan qaysi vaqt. Shuningdek tarkibi elektrokimyoviy ekvivalenti deb ataladi k qiymati, o'z ichiga oladi. Bu qiymat, aralashma o'zi tabiatiga bog'liq bo'ladi. K elektr zaryad bitta o'tayotganda elektrolit orqali elektrod da chop etilgan moddaning massasi uchun, ularning soni teng bo'ladi.

elektroliz ikkinchi qoida

formula qaysi Faraday ikkinchi qonuni, - quyidagicha * Men Dt * m = M / n * F, deb. aralash (k) bir elektrokimyoviy ekvivalenti uning molyar massasini to'g'ridan-to'g'ri proportsional va moddaning Valence teskari proportsional bo'ladi.

Yuqoridagi formula barcha Yunayted olib chiqish natijasidir. Bu elektroliz ikkinchi qonun o'zini ushlaydi. M - molyar massasi tarkibi, I - butun jarayoni uchun o'tgan hozirgi shiddat, Dt - jami elektroliz vaqt, F - Faraday doimiy, n - jarayoniga jalb qilingan elektronlar. Ularning soni ion mas'ul tengdir, jarayon ishtirok etdi.

Faraday qonunlari elektroliz nima tushunishga yordam uchun va og'irlik salohiyati hosil hisoblash uchun, kerakli natija oldindan va jarayonida ta'sir etadi. Ular o'zgarishlar nazariy asosini tashkil etadi.

anod va uning turlari tushunchasi

Juda muhim elektroliz elektrodlari mavjud. butun jarayon, ular muayyan tabiati va xususiyatlarini qilingan qaysi material bog'liq. Shuning uchun, biz batafsil ularning har biri, deb hisoblayman.

Anod - plyus yoki ijobiy elektrod. Bu, elektr manbai "+" ustunning ilova qilinadi biridir. Shunga ko'ra, unga elektrolit eritmasi salbiy ionlar yoki anyon harakat qiladi. Ular oksidlanish yuqori darajasini qo'lga, bu erda oksidlanmoq bo'ladi.

- anion - Oksidlanish bir Anote "Plus": Shuning uchun, biz anodik jarayonlarini esda yordam beradi, bir oz diagrammasi chizish mumkin. Shunday qilib, muayyan bir mahsulot qocharlar qarab qaysi elektrod ikki asosiy turlari mavjud.

1. erimaydigan yoki inert anod. Bunday turi Biroq u iste'mol qilinmaganda va erimaydi, elektronlar va Oksidlanish jarayonlari o'tkazish faqat xizmat bir elektrod o'z ichiga oladi. Bunday Anotlar hokazo grafit, iridyum, platina, uglerod va qilingan. Bu elektrodlar yordamida, metallar sof gazlar (shunday qilib, kislorod, vodorod, xlor va) hosil bo'lishi mumkin.
2. eriydigan anod. oksidlanish jarayonlari, u eritiladi va elektroliz natijalariga ta'sir qachon. nikel, mis, kadmiy, qo'rg'oshin, qalay, rux va boshqalar: bu elektrod turi uchun qurilish asosiy materiallar. Bu Anotlar hokazo Korozyona qarshi metallar, elektro himoya qatlamiga jarayonlarini electrorefining, va kerak foydalanish.

ijobiy elektrod da yuzaga kelgan jarayonlar mohiyati ma'nodor salohiyati eng elektronegatif ionlari evakuatsiya qilish uchun kamayadi. Bu yechim bo'lsa nima Ivot, vodorod kislotalari va gidroksid ionlarining va keyin suv anion. suv kislorod ozod, tezroq uni qiladi, chunki kislorod-o'z ichiga olgan suvli elektrolit eritmasiga anyon, odatda Anotta, ozaymaydi.

katod va uning xususiyatlari

katod - (tufayli u paytda elektr oqimi elektronlar jamlash uchun) bir manfiy zaryadlangan elektrod. ya'ni, oksidlanish darajasini kamaytirish, qayta tiklash duch kationlari - Bu nima uchun unga musbat zaryadlangan ionlar harakat hisoblanadi.

katyonun - - qayta tiklash, shuningdek, loyiha katod "minus" eslash muvofiq mavjud. Katodda uchun material sifatida o'z ichiga oladi:

• zanglamaydigan po'lat;
• mis;
• uglerod;
• Gurunch;
• temir;
• alyuminiy va boshqalar.

Bu elektrod sanoati ularni ishlab chiqarish uchun asosiy usullaridan biri hisoblanadi sof moddalar metallar tiklash, kelsa kuni u. Bu, shuningdek, iloji anottan katoda elektronlar transfer bo'lib, birinchi, agar - eruvchan, uning ionlari salbiy elektrod ustiga kamayadi. Bu erda vodorod gaz H ₂ kationlarining bir tiklash _bor. Shuning uchun, katod - moddalar elektroliz umumiy sxemasi eng muhim bo'g'inlaridan biri hisoblanadi.

eritmalarning elektroliz

ko'rib chiqilayotgan kimyoviy jarayon nuqtai nazaridan uning tenglama bor. iloji u bilan qog'ozda butun tutashuv vakillik qilish va xulosa taxmin qilish. mavjudligi yoki suv atrof-muhit yo'qligi va anod turiga (eriydigan yoki yo'q) - siz e'tibor qilish kerak bo'lgan eng muhim narsa.

zarur bo'lsa, quyidagi mahsulotlarni olish uchun: ishqor va ishqoriy yer metallar, ishqorlar, alyuminiy, berilliy, kislorod bo'lgan gazlar anion keyin elektrolit eritmasi elektroliz haqida savol bo'lishi mumkin emas. aks holda zarur ulanishlar ishlamaydi, chunki faqat, erib. sanoatda tez-tez ularga quruq suvsiz tuz va gidroksid foydalanib, bu moddalar sintez, shuning uchun.

Umuman, elektroliz tenglama juda oddiy va standart eritmalar. Biz ko'rib va uni yozib Misol uchun, kaliy iyodür, view quyidagi bo'ladi:

KI K ^{+ +} i = ^-

katod (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

anod ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Jarayoni Natija: KI = K + I _2.

Xuddi shunday, elektroliz qat'i nazar, uning potensial har qanday metall yozib beradi.

suvli eritmasi elektroliz

Bu hal elektrolit kelganda, jarayonning natijasi ancha farq qiladi. Axir, suv faol ishtirokchisi bo'lib kelmoqda. Bu, shuningdek, ionlar ichiga dissotsiatsiyalanmaydigan va elektrodlari evakuatsiya qodir. Shuning uchun, bunday hollarda muhim yilda elektrod potensial ionlar. tez oksidlanish yoki kamaytirish, uning salbiy qiymati past bo'lgan ko'ra, katta ehtimol.

suvli eritmasi elektroliz yod kerak bir necha qoidalarga bo'ysunadi.

1. Anodik jarayonlari: (vodorod ftorid tashqari) vodorod kislota faqat anion zaryadsizlanishi. bir kislorod ion yoki ftorid ion bo'lsa, keyin suv kislorod ozod oksi bo'ladi.
2. katod jarayonlar: elektrolizle (gacha va alyuminiy inklyuziv) Elektrokimyoviy ketma-ket metallar katod kuni tufayli yuqori kimyoviy faoliyati tiklandi mumkin emas. Bu vodorod ozod suv qiladi. alyuminiy metallar vodorod bilan oddiy moddalar suv bilan bir vaqtning o'zida qayta tiklandi. elektrokimyoviy ketma-ket (past faoliyat) vodorod keyin o'sha, darhol oddiy moddalarga kamaytirish duchor.

Ushbu qoidalarga amal qilsangiz, biz har qanday elektroliz tasvirlashga va hosildorlikni hisoblash mumkin. a eruvchan anod tutashuvlar o'zgaradi va ancha murakkab bo'ladi.

elektroliz tuzlar

Bu texnologik oddiy va iqtisodiy jihatdan qulay, chunki, bu jarayonlar, sof metallar va gazlar olish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, mahsulotlar muhimdir poklik yuqori darajada, bilan kelgan.

Masalan, mis elektrolizle tez biron tuz eritmasi sof shaklda uni olishingiz mumkin. Eng tez-tez ishlatiladigan mis sulfat yoki mis sulfat (II) - CuSO _4.

bir eritmalar yoki tuz eritmasi elektr metall muhandislik deyarli barcha tarmoqlarida, shuning uchun zarur bo'lgan toza metall, qazib mumkin.

Ma'nosi va ariza jarayoni

Elektroliz - juda muhim jarayon. uning bazasida asoslangan kabi zarur texnik operatsiyalar bor:

1. metall qayta ishlash.
2. Electroextraction.
3. Galvanoteknik.
4. Electrosynthesis.
5. anti-chirish qoplamalar va boshqalar dastur.