Докладученицы 10 кл. Б школы 1257Сущность электролиза. Электролиз этоокислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах припрохождении постоянного электрического тока через раствор или расплавэлектролитов. Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источникапостоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу анод,после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом электролита.Электроды, как правило, бывают металлические, но применяются инеметаллические, например графитовые проводящие ток . На поверхности электрода, подключенного к отрицательному полюсуисточника постоянного тока катоде , ионы, молекулы или атомы присоединяютэлектроны, т. е. протекает реакция электрохимического восстановления.
Наположительном электроде аноде происходит отдача электронов, т. е. реакцияокисления.Таким образом, сущность электролиза состоит в том, что накатоде происходит процесс восстановления, а на аноде процесс окисления.
В результате электролиза на электродах катоде и аноде выделяютсясоответствующие продукты восстановления и окисления, которые в зависимости отусловий могут вступать в реакции с растворителем, материалом электрода и т. п так называемые вторичные процессы. Металлические аноды могут быть а нерастворимыми или инертными Pt, Au,Ir, графит или уголь и др при электролизе они служат лишь передатчикамиэлектронов б растворимыми активными при электролизе они окисляются.В растворах и расплавах различных электролитов имеются разноименные познаку ионы, т. е. катионы и анионы, которые находятся вхаотическом движении.
Но если в такой расплав электролита, например расплавхлорида натрия NaCl, опустить электроды и пропускать постоянный электрическийток, то катионы Na будут двигаться к катоду, а анионы Cl к аноду.На катоде электролизера происходит процессвосстановления катионов Na электронами внешнего источника тока Na e Na0 На аноде идет процесс окисления анионов хлора, причемотрыв избыточных электронов от Cl осуществляется за счет энергиивнешнего источника тока Cl e Cl0 Выделяющиеся электронейтральные атомы хлора соединяются между собой,образуя молекулярный хлор Cl Cl Cl2, который ивыделяется на аноде.Суммарное уравнение электролизарасплава хлорида натрия 2NaCl gt 2Na 2Cl электролиз gt 2Na0 Cl20 Окислительно-восстановительное действие электрического тока может бытьво много раз сильнее действия химических окислителей и восстановителей.
Меняянапряжение на электродах, можно создать почти любой силы окислители ивосстановители, которыми являются электроды электролитической ванны илиэлектролизера.
Известно, что ни один самый сильныйхимический окислитель не может отнять у фторид-иона F егоэлектрон.Но это осуществимо при электролизе, например, расплава соли NaF. Вэтом случае на катоде восстановитель выделяется из ионногосостояния металлический натрий или кальций Na e Na0 на аноде окислитель выделяется ион фтора F ,переходя из отрицательного иона в свободное состояние F e F0 F0 F0 F20 Продукты, выделяющиеся на электродах, могутвступать между собой в химическое взаимодействие, поэтому анодное и катодноепространство разделяют диафрагмой. Практическое применение электролиза.
Электрохимические процессы широкоприменяются в различных областях современной техники, в аналитической химии,биохимии и т. д. В химической промышленности электролизом получаютхлор и фтор, щелочи, хлораты и перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты,химически чистые водород и кислород и т. д. При этом однивещества получают путем восстановления на катоде альдегиды, парааминофенол идр другие электроокислением на аноде хлораты, перхлораты, перманганат калияи др Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадийпереработки металлсодержащего сырья, обеспечивающей получение товарныхметаллов.Электролиз может осуществляться с растворимыми анодами - процессэлектрорафинирования или с нерастворимыми - процесс электроэкстракции.Главной задачей при электрорафинировании металлов является обеспечения необходимойчистоты катодного металла при приемлемых энергетических расходах. В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металловиз руд и их очистки.
Электролизом расплавленных сред получают алюминий,магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др. Для рафинирования очистки металла электролизом из него отливаютпластины и помещают их в качестве анодов в электролизер.
При пропускании токаметалл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т. е. переходитв раствор в виде катионов.
Затем эти катионы металла разряжаются на катоде,благодаря чему образуется компактный осадок уже чистого металла. Примеси,находящиеся в аноде, либо остаются нерастворимыми, либо переходят в электролити удаляются.Гальванотехника областьприкладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлическихпокрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий припрохождении постоянного электрического тока через растворы их солей.Гальванотехника пожразделяется на гальваностегию и гальванопластику. uml Гальваностегия от греч.покрывать это электроосаждение на поверхность металла другого металла,который прочно связывается сцепляется с покрываемым металлом предметом ,служащим катодом электролизера.
Перед покрытием изделия необходимо его поверхность тщательно очистить обезжирить и протравить , в противном случае металл будет осаждатьсянеравномерно, а кроме того, сцепление связь металла покрытия с поверхностьюизделия будет непрочной.
Способом гальваностегии можно покрыть деталь тонкимслоем золота или серебра, хрома или никеля. С помощью электролиза можнонаносить тончайшие металлические покрытия на различных металлическихповерхностях. При таком способе нанесенияпокрытий, деталь используют в качестве катода, помещенного в раствор соли тогометалла, покрытие из которого необходимо получить.В качестве анодаиспользуется пластинка из того же металла. uml Гальванопластика получение путемэлектролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительнозначительной толщины с различных как неметаллических, так и металлическихпредметов, называемых матрицами.
С помощью гальванопластики изготовляют бюсты, статуи и т. д. Гальванопластика используется для нанесения сравнительно толстыхметаллических покрытий на другие металлы например, образование накладного слоя никеля, серебра, золота и т. д Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях получение оксидных защитных пленок наметаллах анодирование электрохимическая обработка поверхностиметаллического изделия полировка электрохимическое окрашивание металлов например, меди, латуни, цинка, хрома и др. очистка воды удаление из неерастворимых примесей.
В результате получается так называемая мягкая вода посвоим свойствам приближающаяся к дистиллированной электрохимическая заточка режущихинструментов например, хирургических ножей, бритв и т.д.