Электролиз расплавов и растворов.

       Электролиз – ОВ процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного эл-го тока через расплав или раствор электролита. Э проводят в специальных устройствах – электролизерах или электролитических ваннах

       В р-р или расплав электролита погружают 2 токопроводящих электрода, которые соединены с источником эл-го тока, под действием которого на одном из электродов образуется избыток электронов (отрицательный электрод), на другом – недостаток электронов (положительный электрод). В эл-м поле ионы, имеющиеся в р-ре или расплаве в результате диссоциации электролита, приобретают направленное движение – катионы – к «-«электроду, анионы – к «+». 

Частицы из р-ра или расплава (ионы, молекулы), находящиеся вблизи «-«эл-да принимают электроны, т.е. восстанавливаются, электрод, на котором происходит восстановление – катод.

Частицы, находящиеся вблизи «+» эл-да отдают электроны, т.е. окисляются, электрод, на котором происходит окисление – анод.  Электродами для Э м служить различные электропроводящие материалы. В ходе Э электроды м оставаться без изменения, т.е. не окисляться под действием эл тока. Такие эл-ды называются инертными (нерастворимыми). В качестве материалов для инертных анодов обычно используют платину или графит.

Существуют окисляемые (растворимые) аноды (медные и никелевые). Эл-ды обоих типов применяются на практике.

I) Э расплавов с инертным анодом. При Э расплаленной соли или щелочи с инертным анодом на катоде всегда восстанавливаются катионы металла, на инертном аноде – окисляются анионы кислотного остатка (Э расплавов солей) или гидроксид анионы (Э расплавов щелочей)

KCl   K+ + Cl-

(K): K+ + e-       K  | | 2

                                                              | 2 |

(A): 2Cl- - 2e-      Cl2 | | 1

 

2K+ + 2Cl- эл-з 2К + Cl2

 

2 KCl эл-з 2К + Cl2

 

II) Э р-ров с инертным анодом. При Э водных р-ров электролитов на электродах наряду с разряжением катионов и анионов или вместо них м восстанавливаться или окисляться молекулы воды. Чтобы определить, какие частицы участвуют в катодном процессе, пользуются рядом стандартных электродных потенциалов (Е о, измеряется в вольтах)

Возможны 3 варианта протекания Э:                                                         о

1) если в р-ре содержатся потенциал определяющие ионы электродов с Е < -1.18 В (К+, Са 2+.._), то они не будут восстанавливаться в одном р-ре, т.к. легче них восстановятся молекулы воды:

(К): 2Н2О + 2е-   Н2 + 2ОН-

                                                                                                       о

2) если в р-ре содержатся ионы Н+, Сu+, Ag+ и др со значением Е > 0, то они легко восстановятся: 2+ 

  (К): Сu + 2e-  Cu                                                                                 о

3) в р-ре, содержащем потенциал определяющие ионы электродов с 0 > Е > -1.18 В, то идут параллельно 2 процесса:

       2+

(К): Сd + 2 е-   Сd

                                               -

(К): 2Н2О + 2е-   Н2 + 2ОН

 

Большая1

 часть эл-ва затрачивается на металл в анодном процессе: если в р-ре присутствуют анионы F-, SO4 2-, NO3 - PO4 3-, CO3 2- и др, то окислению подвергается только вода

(+): 2Н2О - 4 е-    4 Н+ + О2 

Если анионы безкислородных кислот кроме фторидов и ОН- (гидроксиды) - то они подвергаются окислению.

(+): 2J- - 2e-      J2

(+): 4OH- - 4e-     2Н2О + О2 

       III) Э с растворимым анодом. В качестве растворимых анодов используют медь, никель, собальт, кадмий, олово. На аноде – окисление этого электрода (Ме), а процесс на катоде

протекает также, как и при Э р-ров с инертным анодом                      o 2+

Пример: водный р-р CdSO4 с кадмиевыми электродами Cd: E (Cd / Cd) = -0.4 B =>

    

       2+                                                                                                2+

(K): Cd + 2e-    Cd                 (A): Cd - 2e-     Cd

 

(K): 2Н2О + 2е-   Н2 + 2ОН-

 

Суммарную р-ю в этом случае записать нельзя, т.к. неизвестно, какая часть из общего количества электричества затрачивается на восстановление воды, а какая – на разряд ионов кадмия.