Wat is elektrolyse? De anode en kathode. Fysico-chemisch proces

Voor een lange tijd die mensen er niet in geslaagd om veel zuivere stoffen te krijgen in de vrije vorm. Zoals bijvoorbeeld:

• metalen;
• logen;
• chloor;
• waterstof;
• waterstofperoxide;
• organische chloorverbindingen en anderen.

Ze kregen ofwel een hoog gehalte aan verontreinigingen, waaruit het onmogelijk om zich te ontdoen van, of in het geheel niet bereid was. Maar de verbinding is erg belangrijk voor gebruik in de industrie en het dagelijks leven. Maar met de ontdekking van een proces, zoals elektrolyse, een taak van de enorme proporties is opgelost. Vandaag de dag wordt niet alleen gebruikt voor de synthese, maar ook voor vele andere processen.

Wat is elektrolyse? Als het gebeurt, een aantal van de etappes opgestapeld, wat is het belangrijkste voordeel van deze methode, proberen om het verloop van het artikel te begrijpen.

Wat is elektrolyse?

Om deze vraag te beantwoorden, moeten we eerst proberen de terminologie en een aantal fundamentele fysische en chemische concepten te begrijpen.

1. DC - een gerichte stroom van elektronen afkomstig van elke bron van elektriciteit.
2. Elektrolyt - stof oplossing die in staat is het uitvoeren van een elektrische stroom.
3. Elektroden - plaat van bepaalde materialen, onderling verbonden, die elektriciteit passeren zelf (anode en kathode).
4. De redoxreactie - een proces waarbij er een verandering in de oxidatiegraad van de deelnemers. Dat wil zeggen, sommige ionen oxideren en verhogen de waarde van de mate van oxidatie, terwijl anderen worden verminderd, laten zakken.

Na deze precisering al deze voorwaarden, dan kunt u de vraag wat is elektrolyse beantwoorden. Dit redox werkwijze, omvattende het leiden van een gelijkstroom door de elektrolytoplossing en wordt beëindigd door de introductie van verschillende producten bij de elektroden.

Eenvoudige installatie, die elektrolyseur kan worden genoemd, betreft slechts een paar componenten:

• twee glazen met een elektrolyt;
• een stroombron;
• twee elektroden verbonden.

De industrie maakt gebruik van een veel complexere geautomatiseerde ontwerp, het mogelijk maakt om een groot aantal producten te verkrijgen - elektrolyse baden.

elektrolyse proces is vrij complex, is onderworpen aan verschillende theoretische wetten en verloopt volgens de orde en regels. Om de uitkomst correct te voorspellen, om alle wetten en mogelijke passage goed worden geleerd.

De theoretische basis van de werkwijze

De belangrijkste fundamentele canons op die rust elektrolyse - de wetten van Michael Faraday - de beroemde natuurkundige, bekend van zijn werk op het gebied van elektrische stroom en alle bijbehorende processen.

Al deze regels twee, die elk beschrijft de essentie van de processen bij de elektrolyse.

De eerste wet

De eerste wet van Faraday, waarvan de formule is geschreven als m = kI * At, is als volgt.

Massa stof bij de elektrode afgevoerde recht evenredig met elektriciteit, die door het elektrolyt is gepasseerd.

De formule blijkt dat de m - de massa van materiaal I - stroomsterkte, At - tijd gedurende welke wordt geleid. Ook is de waarde van k, dat de elektrochemische equivalent van de verbinding genoemd. Deze waarde is afhankelijk van de aard van de verbinding zelf. K numeriek gelijk aan de massa van de stof die vrijkomt bij de elektrode via het elektrolyt bij het passeren een eenheid van elektrische lading.

De tweede regel van elektrolyse

De tweede wet van Faraday, waarvan de formule - m = M * I * At / n * F is als volgt. Een elektrochemische equivalent van de verbinding (k) is direct evenredig aan zijn molecuulgewicht, en omgekeerd evenredig met de valentie van de stof.

De bovenstaande formule is het resultaat van het verwijderen van alle United. Het vangt de essentie van de tweede wet van de elektrolyse. M - molmassa verbindingen I - stroomsterkte gevoerd voor het gehele proces, At - totale elektrolysetijd, F - Faraday constante, n - elektronen die betrokken zijn bij het proces. Hun aantal is gelijk aan de lading van het ion, nam deel aan het proces.

Faraday wetten te helpen begrijpen wat er elektrolyse, en de potentiële opbrengst van het gewicht te berekenen, het gewenste resultaat is te voorspellen en te beïnvloeden het verloop van het proces. Zij vormen de theoretische basis van de transformaties.

Het concept van de anode en de types

Zeer belangrijk zijn bij de elektrolyse-elektroden. Het hele proces is afhankelijk van het materiaal waaruit ze zijn gemaakt, de specifieke aard en eigenschappen. Daarom beschouwen we meer in detail elk van hen.

Anode - plus of positieve elektrode. Dat wil zeggen, een die de "+" pool van de stroombron is aangesloten. Bijgevolg aan het van de elektrolytoplossing wordt negatieve ionen of anionen verplaatsen. Ze zullen hier oxideren, het verkrijgen van een hogere mate van oxidatie.

- anionen - oxidatie een anode "plus": Daarom kunnen we een beetje diagram dat zal helpen herinneren anodische processen te tekenen. Er zijn dus twee basistypen van de elektrode, afhankelijk van een bepaald product zullen draaien.

1. De onoplosbare of inerte anode. Dit type een elektrode die alleen dient om elektronen en oxidatieprocessen brengen, maar het wordt niet verbruikt en niet opgelost. Dergelijke anoden vervaardigd uit grafiet, iridium, platina, koolstof en dergelijke. Met behulp van deze elektroden, kunnen de metalen worden geproduceerd in zuivere gassen (zuurstof, waterstof, chloor en dergelijke).
2. De oplosbare anode. Toen oxidatieve processen hij opgelost en invloed op de uitkomst van de elektrolyse. De basis constructiematerialen voor dit type electrode nikkel, koper, cadmium, lood, tin, zink en andere. Met behulp van deze anodes nodig heeft voor elektrolytische processen van metalen, galvaniseren, bescherming tegen corrosie, enzovoort.

De essentie van de processen die optreden bij de positieve elektrode wordt gereduceerd tot de meeste elektronegatieve ionen ontladen zinvolle mogelijkheden. Ivot waarom anionen zuren waterstof en hydroxyde-ionen en daarna het water, als het een oplossing. Zuurstof-bevattende anionen in een waterige elektrolytoplossing, algemeen bij de anode wordt niet afgevoerd, omdat het water maakt het sneller, zuurstofafgevende.

De kathode en de eigenschappen

De kathode - een negatief geladen elektrode (vanwege de accumulatie van elektronen op wanneer een elektrische stroom). Dat is de reden waarom hem positief geladen ionen in beweging - kationen die revalidatie ondergaan, dat wil zeggen, vermindering van de mate van oxidatie.

Er is ook relevant voor regeling kathode "min" herinneren - catie - herstel. Als materiaal voor de kathode omvat:

• roestvrij staal;
• koper;
• koolstof;
• messing;
• ijzer;
• aluminium en anderen.

Het is op deze elektrode gaat om metalen herstel van de zuivere stoffen, dat is een van de belangrijkste methoden voor hen industrieel produceren. Kan ook de overdracht van elektronen van de anode naar de kathode, en als de eerste - oplosbare, worden de ionen verminderd de negatieve elektrode. Hier is er een herstel van kationen waterstofgas _H2. Daarom is de kathode - is een van de belangrijkste onderdelen van de algemene opzet van elektrolyse van stoffen.

elektrolyse van smelten

Vanuit het oogpunt van chemische processen in kwestie heeft een vergelijking. Hiermee kan het hele circuit op papier vertegenwoordigen en uitkomst te voorspellen. Het belangrijkste wat je moet aandacht besteden aan - de aan- of afwezigheid van het aquatisch milieu en de aard van de anode (oplosbaar of niet).

Indien nodig de volgende producten te verkrijgen: alkali- en aardalkalimetalen, logen, aluminium, beryllium, anionen van zuurstof bevattende gassen kan dan geen vraag over de elektrolyse van de elektrolyt oplossing. Gewoon smelten, omdat anders vereiste aansluitingen niet zal werken. Dat is de reden waarom in de industrie vaak te synthetiseren deze stoffen, het gebruik ervan droge, watervrije zouten en hydroxiden.

Over het algemeen smelten elektrolyse vergelijking is heel eenvoudig en standaard. Bijvoorbeeld, als we kijken en opnemen van kaliumjodide, zal de weergave als volgt:

KI = K ^{+ +} I ^-

De kathode (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

De anode ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Werkwijze Resultaat: KI = K + _I2.

Evenzo zal elektrolyse metalen ongeacht de elektrodepotentiaal te nemen.

Elektrolyse van de oplossing

Als het gaat om oplossingen elektrolyt, zal de uitkomst van het proces heel anders zijn. Immers, wordt het water steeds een actieve deelnemer. Het is ook in staat dissociëren in ionen en naar de elektroden afgevoerd. Daarom wordt in dergelijke gevallen belangrijk elektrodepotentiaal ionen. Dan de negatieve waarde lager is, hoe groter de kans op snellere oxidatie of reductie.

Elektrolyse van de waterige oplossing is onderworpen aan een aantal regels die moeten worden opgeslagen.

1. Anodische Processen: geloosd anionen van waterstof zuren (behalve waterstoffluoride). Indien een zuurstof ionen of fluoride-ion, waarna water wordt geoxideerd om zuurstof vrij te geven.
2. De kathodische processen: elektrolytisch winnen metalen in de elektrochemische reeks (tot en inclusief aluminium) op de kathode kan niet worden hersteld vanwege de hoge chemische activiteit. Dit maakt het water om waterstof vrij te geven. Metalen aluminium waterstof gelijktijdig weer met water tot eenvoudige stoffen. Degenen die achter waterstof in de elektrochemische reeks (lage activiteit), gemakkelijk ondergaan reductie tot eenvoudige stoffen.

Als u deze regels te volgen, kunnen we elke elektrolyse portretteren en het berekenen van de opbrengst. Bij een oplosbare anode circuit varieert en wordt veel ingewikkelder.

elektrolyse zouten

Deze werkwijzen worden gebruikt voor het verkrijgen van zuivere metalen en gassen, aangezien het technologisch eenvoudig en economisch voordelig. Bovendien, de producten worden geleverd met een hoge graad van zuiverheid, dat is belangrijk.

Zo kan elektrolytisch winnen van koper snel verkrijgen in zuivere vorm uit een oplossing van elk zout. De meest gebruikte kopersulfaat of kopersulfaat (II) - _CuSO4.

Als smelt of oplossing van het zout kan worden gewonnen zuivere metaal, die zo nodig in vrijwel alle sectoren van elektrische en metaal techniek.

Betekenis en inschrijven

Elektrolyse - een zeer belangrijk proces. Aan de basis ten grondslag liggen zijn de nodige technische werkzaamheden, zoals:

1. raffinage van metalen.
2. Electroextraction.
3. Electroplating.
4. Elektrosynthese.
5. De toepassing van corrosiewerende bekledingen en andere.