Электролиз
Электролиз – процесс, при котором электрическая энергия преобразуется в химическую.
Этот процесс протекает на электродах под действием постоянного тока
Электролиз расплавов солей
Электролиз – это окислительно-восстановительные реакции протекающие на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита.
Хаотическое движение ионов под действием тока делается упорядоченным
Анионы движутся к положительному электроду (аноду) и окисляются на нем, отдавая электроны
Катионы движутся к отрицательному полюсу (катоду) и восстанавливаются на нем, принимая электроны.
Электроды могут быть инертными (металлическими из платины или золота или неметаллическими из угля или графита) или активными
Анод в этом случае растворяется в процессе электролиза (растворимый анод).
Его изготавливают из таких металлов, как хром, никель, цинк, серебро, медь и т. д.
При электролизе расплавов солей, щелочей, оксидов катионы металлов разряжаются на катоде с образованием простых веществ.
Электролиз расплавов является промышленным способом получения таких металлов, как натрий, калий, кальций (электролиз расплавов солей) и алюминий (электролиз расплава оксида алюминия Al2O3 в криолите Na3AlF6, используемом для облегчения переведения оксида в расплав). Например, схема электролиза расплава поваренной соли NaCl происходит так:
NaCl Na+ + Cl–
Катод (–) (Na+): Na+ + е = Na0
Анод (–) (Cl–): Cl– – е = Cl0, 2Cl0 = Cl2
Суммарный процесс:
2Na+ +2Cl- = электролиз 2Na + 2Cl2
или
2NaCl = электролиз 2Na + Cl2
Одновременно с получением щелочного металла натрия при электролизе соли получают хлор.
Электролиз растворов солей
Если электролизу подвергаются растворы солей, то, наряду с ионами, образующимися при диссоциации соли, окисляться или восстанавливаться на электродах может и вода.
Существует определенная последовательность разряжения ионов на электродах в водных растворах.
- Чем выше стандартный электродный потенциал металла, тем легче он восстанавливается. Иначе говоря, чем правее стоит металл в электрохимическом ряду напряжений, тем легче его ионы будут восстанавливаться на катоде. При электролизе растворов солей металлов от лития до алюминия включительно на катоде всегда восстанавливаются молекулы воды:
2H2O+2e=H2+2OH-
Если электролизу подвергаются растворы солей металлов, начиная с меди и правее меди, на катоде восстанавливаются только катионы металлов. При электролизе солей металлов от марганца MN до свинца Pb могут восстанавливаться как катионы металлов, так, в некоторых случаях, и вода.
- На аноде окисляются анионы кислотных остатков (кроме F-). Если электролизу подвергаются соли кислородосодержащих кислот, то анионы кислотных остатков остаются в растворе, окисляется вода:
2H2O-4e=O2+4H+
- Если анод растворимый, то происходит окисление и растворение самого анода:
Cu-2e=Cu2+
Пример: электролиз водного раствора сульфата натрия Na2SO4:
Так происходит электролиз, если катодное и анодное пространства разделены. Если же они не разделены происходит электролиз воды:
2H2O=(Na2SO4)= 2H2+O2
Электролиз используют для покрытия металла медью и золотом