ЭЛЕКТРОЛИЗ. Основные понятия электролиза

Основные понятия электролиза

Электролизом называется окислительно-восстановитель-ный процесс, протекающий при прохождении электрического тока, подаваемого от внешнего источника, через раствор или расплав электролита.

При этом энергия постоянного электрического тока превращается в химическую энергию.

Электролиз проводится в электролизерах, представляющих собой электрохимическую ячейку, состоящую из двух соединенных с внешним источником тока электродов, помещенных в электролит. В электролите перенос электричества осуществляется направленным перемещением ионов: положительно заряженные ионы − катионы движутся к катоду − электроду, подключенному к отрицательному полюсу внешнего источника тока, а отрицательно заряженные ионы – анионы – к аноду, подключенному к положительному полюсу внешнего источника тока. На катоде происходит восстановление катионов, на аноде – окисление анионов.

Для исключения взаимодействия продуктов электролиза, образующихся на катоде и аноде, применяют электролизеры с диафрагмами или мембранами. Наиболее эффективны ионнообменные мембраны, проницаемые только для ионов одного знака. Катоды обычно изготавливают из графита, стали, Pt Ni, аноды − из Pt, Ni, нержавеющей стали, графита, а также Тi, покрытого оксидами металлов. Как правило, используют перфорированные электроды, что позволяет увеличить их поверхность.

Количественные соотношения при электролизе подчиняются законам Фарадея.

При прохождении тока электроды и вся система в целом переходят в неравновесное состояние, которое сопровождается изменением электродных потенциалов по сравнению с равновесными значениями. Электроды, потенциал которых отличается от равновесного потенциала, называются поляризованными, а само явление – электродной поляризацией.

Различают катодную и анодную поляризацию.

В результате поляризации потенциал анода смещается в положительную сторону, потенциал катода – в отрицательную сторону.

В ряде случаев поляризация при электролизе играет положительную роль. Например, вследствие поляризации выделения Н₂ удается осадить при электролизе водных растворов солей многие металлы, для которых равновесные потенциалы более отрицательны, чем потенциал водорода. Это Fe, Pb, Sn, Co, Ni, Zn, Cd, Cr.

Разрядка в водных растворах ионов Сl^-, а не ОН^- в растворах с высокой концентрацией электролита объясняется высокой поляризацией кислорода.