Электролиз расплавов и растворов электролитов.

Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплавов или растворов электролита. То есть окислительно-восстановительные реакции, которые при стандартных условиях самопроизвольно протекать не могут () могут быть осуществлены за счёт электрической энергии при условии пространственного разделения процессов окисления и восстановления. Таким образом химическими источниками тока могут быть реакции для которых и общий для химического тока и процессов электролиза является пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Электролиз производится в специальных устройствах, которые называют электролизёрами (гальванические ванны).

Гальваническая ванна – это емкость, заполненная раствором или расплавом электролита. В эту ёмкость помещают электроды, это некоторые твёрдые материалы, которые служат для передачи зарядов частичной для накопления.

Электроды соединяются с полюсами источника постоянного тока. Электрод, соединённый с анодом источника тока при электролизе называется катодом [(-)к, (+)а]. На катоде всегда восстановление на аноде окисление. Электроды распределяют на инертные, т. е. которые не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях на электроде (угольные электроды, платина, золото, иридий); активные электроны, изготовлены из всех других металлов, чаще всего активными являются аноды.

Процесс разрядки ионов водорода и его выделение в пузырьках на электроде проходит в несколько стадий: разрядка ионов, адсорбция атомарного водорода металла, рекомбинация в молекулу, десорбция и зарождение газового пузырька, его развитие и отрыв от поверхности электрода. В результате этих процессов поверхность электрода может быть покрыта слоем адсорбированного водорода, и потенциал электрода изменяется. При большой плотности тока количество выделяющегося водорода может быть настолько большим, что газовая «шуба» вообще изолирует электрод и процесс прекратится.

Электролиз расплавов электролитов рассмотрим на примере расплава NiCl₂. В расплаве такой соли присутствуют Ni²⁺ и 2Cl^-. Электрод соединенный с анодом источника тока в электролизе служит катодом, катод служит источником электрода, А анод – концептор электрона.

Электролиз будит протекать при определенной разности потенциалов, которая называется потенциал разложения ().

- это минимальная разность потенциалов, которую необходимо приложить, для того чтобы осуществить процесс электролиза данного электролита. Его можно рассчитать, так как при электролизе возникает гальванический элемент. Таким образом, возникает гальванический элемент, который работает против ЭДС источника.

можно рассчитать как ЭДС гальванического элемента, возникающего при электролизе и до тех пор пока не приложить разность потенциалов равную ЭДС поляризацию электролиза провести невозможно.

Практически прилагают разность потенциалов большую, чем на величину перенапряжения, а зависит от плотности тока, материала электрода, состояние его поверхности, температуры, конструкции электролизера и электрода.

Явление поляризации при электролизе. Природа этого явления.

Процессы поляризации, определяемые, в общем случае, как разность потенциалов поляризации , представляют собой результат изменения электродного потенциала катода и анода под действием проходящего тока:

На процессы поляризации электродов влияет не только величина тока, но и поверхность электрода, т. е. плотность тока j:

, где S – поверхность электрода (см², дм²), j – плотность тока (А/см², А/дм²).

Природа процессов, изменяющих электродные потенциалы различна, и поляризационные процессы можно разделить на несколько типов:

1) Концентрационная поляризация возникает за счёт концентрации ионов в поверхностном слое электрода.

2) Газовая поляризация возникает, главным образом, на катоде гальванического элемента или электролизёра за счёт разрядки ионов водорода.

3) Химическая поляризация изменяет поверхность электрода за счёт реакций со средой или электролита при прохождении электрического тока.