X'inhu elettroliżi? L-anodu u katodiċi. proċess fiżiko-kimiku

Għal żmien twil in-nies ma jirnexxilhom jiksbu ħafna ta 'sustanzi puri fil-forma ħielsa. Bħal per eżempju:

• metalli;
• alkali;
• kloro;
• idroġenu;
• perossidu idroġenu;
• klorin organiku u oħrajn.

Huma rċevew jew kontenut għoli ta 'impuritajiet, li minnhom kien impossibbli li teħles minn, jew mhux sintetizzati fil-livelli kollha. Imma l-konnessjoni hija importanti ħafna għall-użu fl-industrija u l-ħajja ta 'kuljum. Imma bl-iskoperta ta 'proċess bħal elettroliżi, kompitu ta' proporzjonijiet enormi ġiet solvuta. Illum huwa użat mhux biss għal sinteżi, iżda wkoll għal ħafna proċessi oħra.

X'inhu elettroliżi? Kif jiġri, xi wħud mill-istadji piled, liema huwa l-vantaġġ prinċipali ta 'dan il-metodu, jippruvaw jifhmu l-kors tal-oġġett.

X'inhu elettroliżi?

Sabiex tingħata risposta għal din il-mistoqsija, irridu l-ewwel tfittex li jifhmu l-terminoloġija u xi kunċetti fiżiċi u kimiċi bażiċi.

1. DC - nixxiegħa diretta ta 'elettroni li joriġinaw minn kull sors ta' elettriku.
2. Elettroliti - sustanza, soluzzjoni tagħha hija kapaċi tmexxi 'kurrent elettriku.
3. Elettrodi - pjanċa ta 'ċerti materjali, interkonnessi, li jgħaddu l-elettriku permezz infushom (anodu u katodiċi).
4. Ir-reazzjoni redox - proċess li fih ikun hemm bidla fil-grad ta 'ossidazzjoni tal-parteċipanti. Jiġifieri, xi jonji jossidaw u jżidu l-valur tal-grad ta 'ossidazzjoni, filwaqt li oħrajn huma mnaqqsa, tnaqqis dan.

Wara ċċarat kollha ta 'dawn it-termini, inti tista' twieġeb il-kwistjoni ta 'x'inhu elettroliżi. Dan il-proċess redox, li jinkludi tgħaddi kurrent dirett permezz tal--soluzzjoni elettrolit u tintemm mill-rilaxx ta 'prodotti differenti fl-elettrodi.

Easy installazzjoni, li jistgħu jiġu msejħa electrolyzer, jinvolvi biss ftit komponenti:

• żewġ tazzi ma 'elettroliti;
• sors attwali;
• żewġ elettrodi huma interkonnessi.

L-industrija tuża disinn awtomatizzati ħafna aktar kumplessi, li jippermetti li jiksbu għadd kbir ta 'prodotti - banjijiet elettroliżi.

proċess elettroliżi huwa pjuttost kumplessa, hija suġġetta għal diversi liġijiet u r-rikavati teoretiċi skont l-ordni u r-regoli. Li wieħed ibassar b'mod korrett ir-riżultat, il-liġijiet u passaġġ possibbli li wieħed għandu jitgħallem sew.

Il-pedamenti teoretiku tal-proċess

L-kanoni aktar importanti fundamentali li fuqhom tistrieħ l-elettroliżi --liġijiet ta 'Michael Faraday - l fiżiċista famużi, magħrufa għall-ħidma tiegħu fil-qasam tal-kurrent elettriku u l-proċessi kollha li jakkumpanjaw.

regoli bħal dawn kollha żewġ, li kull wieħed minnhom jiddeskrivi l-essenza tal-proċessi fil-elettroliżi.

L-ewwel liġi

L-ewwel liġi ta 'Faraday, -formula tiegħu huwa miktub bħala m = ki * Δt, huwa kif ġej.

sustanza Quddiesa toħroġ minn elettrodu huwa direttament proporzjonali għall-elettriku, li tkun għaddiet mill-elettrolit.

Il-formula turi li lm - hija l-massa ta 'materjal, I - intensità tal-kurrent, Δt - ħin li matulu tkun għadda. Inklużi wkoll huwa l-valur ta 'k, li tissejjaħ l-ekwivalenti elettrokimiku tal-kompost. Dan il-valur jiddependi fuq in-natura tal-kompost innifsu. K huwa numerikament ugwali għall-massa tas-sustanza li jiġi rilaxxat fil-elettrodu permezz tal-elettrolit meta tgħaddi unità waħda ta 'l-elettriku.

It-tieni regola tal-elettroliżi

It-tieni liġi ta 'Faraday, il-formula minnhom - m = M * I * Δt / n * F, huwa kif ġej. Ekwivalenti elettrokimiku tal-kompost (k) huwa direttament proporzjonali għall-massa molari tagħha, u proporzjonali b'mod invers għall-valenza tas-sustanza.

Il-formula ta 'hawn fuq huwa r-riżultat ta' l-irtirar ta 'kulħadd Uniti. Hija captures l-essenza tat-tieni liġi ta 'elettroliżi. Komposti tal-massa molari, I - - M intensità tal-kurrent mgħoddi għall-proċess kollu, Δt - ħin totali elettroliżi, F - Faraday kostanti, n - elettroni li huma involuti fil-proċess. In-numru tagħhom huwa ugwali għall-ħlas tal-jone, ħadet sehem fil-proċess.

liġijiet Faraday li jgħinu jifhmu x'inhu elettroliżi, u biex jiġi kkalkulat l-ġabra potenzjali skont il-piż, ir-riżultat mixtieq huwa li jbassru u jinfluwenzaw il-kors tal-proċess. Huma jikkostitwixxu l-bażi teoretika tal-trasformazzjonijiet.

Il-kunċett tal-anodu u t-tipi tiegħu

Importanti ħafna huma fil-elettrodi elettroliżi. Il-proċess kollu huwa dipendenti fuq il-materjal li minnhom huma magħmula, in-natura u l-proprjetajiet speċifiċi tagħhom. Għalhekk, aħna nqisu f'aktar dettall f'kull wieħed minnhom.

Anodi - aktar jew elettrodu pożittiv. Jiġifieri, wieħed li huwa mehmuż ma 'l- "+" arblu tas-sors ta' enerġija. Għaldaqstant, lilha mill -soluzzjoni elettroliti se timxi joni negattivi jew għandhom anjoni. Huma ser jossidizza hawn, jiksbu livell ogħla ta 'ossidazzjoni.

Għalhekk, nistgħu jiġbed dijagramma ftit li se jgħinu tiftakar proċessi anodiku: 'l-anodi "plus" - anjoni - ossidazzjoni. Għalhekk hemm żewġ tipi bażiċi ta 'l-elettrodu, jiddependi fuq liema ser idur prodott partikolari.

1. L-anodu ma jinħallux jew inerti. Dawn it-tip tinkludi elettrodu li sservi biss biex jittrasferixxu elettroni u l-proċessi ta 'ossidazzjoni, madankollu mhuwiex kkonsmati u mhux maħlul. Tali anodi huma magħmula minn grafita, iridju, platinu, karbonju u l-bqija. Jużaw dawn l-elettrodi, il-metalli jistgħu jiġu prodotti fil-gassijiet puri (ossiġnu, idroġenu, klorin u l-bqija).
2. L-anodu solubbli. Meta proċessi ossidattivi hu maħlul u jaffettwaw ir-riżultat ta 'l-elettroliżi. Il-materjali bażiċi tal-kostruzzjoni għal dan it-tip ta 'elettrodu: nikil, ram, kadmju, ċomb, landa, żingu u oħrajn. Jużaw dawn anodi bżonn għall elettroraffinar proċessi ta 'metalli, l-electroplating, kisi protettiv kontra l-korrużjoni, u l-bqija.

L-essenza tal-proċessi li jseħħu fl-elettrodu pożittiv huwa mnaqqas għal li jaqdi joni aktar electronegative sinifikattiv potenzjali. Ivot għaliex anjoni aċidi idroġenu u jone idrossidu, u allura l-ilma, jekk huwa soluzzjoni. anjoni f'soluzzjoni elettroliti ilmija li fih l-ossiġnu, ġeneralment fil-anodu ma tkunx twettqet, peress li l-ilma jagħmilha aktar mgħaġġla, jirrilaxxa l-ossiġnu.

Il katodu u l-karatteristiċi tiegħu

Il cathode - huwa elettrodu negattiv mitluba (minħabba l-akkumulazzjoni ta 'elettroni fuqha meta kurrent elettriku). Dan huwa għaliex lilu jiċċaqilqu joni b'positive charge - katjoni li huma għadejjin riabilitazzjoni, jiġifieri, tnaqqas il-grad ta 'ossidazzjoni.

Hemm ukoll pertinenti li wieħed jiftakar iskema katodu "minus" - kazzjoni - irkupru. Peress li l-materjal għall-katodu jinkludu:

• istainless steel;
• ram;
• karbonju;
• ram;
• ħadid;
• aluminju u oħrajn.

Huwa fuq din elettrodu niġu għall-metalli l-irkupru ta 'sustanzi puri, li huwa wieħed mill-metodi ewlenin għall-produzzjoni tagħhom industrijalment. Huwa wkoll possibbli t-trasferiment ta 'elettroni mill-anodu għall-katodu, u jekk l-ewwel - solubbli, jonji tagħha huma mnaqqsa fuq l-elettrodu negattiv. Hawnhekk hemm restawr ta 'katjoni għall-gass H idroġenu _2. Għalhekk, il katodu - hija waħda mill-aktar partijiet importanti fl-iskema ġenerali ta 'elettroliżi ta' sustanzi.

elettroliżi tal idub

Mill-perspettiva tal-proċess kimiku taħt konsiderazzjoni għandha ekwazzjoni tagħha. Magħha possibbli li jirrappreżentaw il-ċirkwit kollu fuq il-karta u li wieħed ibassar ir-riżultat. L-aktar ħaġa importanti inti għandek tagħti attenzjoni lill - il-preżenza jew assenza ta 'l-ambjent akwatiku u t-tip ta' l-anodu (solubbli jew mhux).

Jekk ikun meħtieġ biex jinkisbu l-prodotti li ġejjin: metalli alkali u art alkalini, alkali, aluminju, berillju, anjoni ta 'gassijiet li fihom l-ossiġnu ma tistax mbagħad tkun mistoqsija dwar il-elettroliżi tas-soluzzjoni elettroliti. Sempliċiment jdub, għax konnessjonijiet meħtieġa inkella mhux se taħdem. Dan huwa għaliex fl-industrija ta 'spiss sintetizzati dawn is-sustanzi, jużawhom imluħa anhydrous niexef u idrossidi.

B'mod ġenerali, dewweb ekwazzjoni elettroliżi hija pjuttost sempliċi u standard. Per eżempju, jekk wieħed jikkunsidra u tniżżilha għall jodur tal-potassju, il-fehma se tkun din li ġejja:

KI = K ^{+ +} I ^-

Il katodu (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

L-anodu ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Proċess Eżitu: KI = K + I _2.

Bl-istess mod, l-elettroliżi se jirreġistra kull metall indipendentement mill-potenzjal elettrodu tagħha.

Elettroliżi tas-soluzzjoni ilmija

Meta niġu għall-elettrolit soluzzjonijiet, ir-riżultat tal-proċess ser ikun pjuttost differenti. Wara kollox, l-ilma qed isir parteċipant attiv. Huwa wkoll kapaċi disassoċjazzjoni fis joni u skarikati mill-elettrodi. Għalhekk, fil-kawżi bħal dawn importanti elettrodu potenzjali joni. Mill-valur negattiv tagħha huwa aktar baxx, iktar ikun hemm probabbiltà ta 'ossidazzjoni aktar mgħaġġel jew it-tnaqqis.

Elettroliżi tas-soluzzjoni akwea hija suġġetta għal diversi regoli li għandhom jiġu memorizzati.

1. Proċessi anodiku: skarikati biss anions tal-aċidi idroġenu (ħlief hydrogen fluoride). Jekk jone ossiġnu jew jone tal-fluworidu, allura l-ilma se jkunu ossidizzat għal rilaxx ossiġnu.
2. Il-proċessi katodika: metalli electrowinning fis-serje elettrokimiku (sa u inklużi mill-aluminju) fuq il-katodu ma tista 'tiġi rrestawrata minħabba l-attività kimika għolja. Dan jagħmel l-ilma għal rilaxx idroġenu. Metalli mill-aluminju għall-idroġenu restawrata fl-istess ħin bl-ilma għal sustanzi sempliċi. Dawk li huma wara l-idroġenu fis-serje elettrokimiċi (attività baxxa), faċilment jgħaddu tnaqqis għal sustanzi sempliċi.

Jekk inti ssegwi dawn ir-regoli, nistgħu jpinġu xi elettroliżi u kkalkula l-produzzjoni. Fil-każ ta 'ċirkwit anodi solubbli tvarja u isir ħafna aktar ikkumplikat.

imluħa-elettroliżi

Dawn il-proċessi huma użati biex jinkisbu metalli puri u gassijiet, peress li huwa teknoloġikament sempliċi u ekonomikament vantaġġjuża. Barra minn hekk, il-prodotti jiġu bi grad għoli ta 'purità, li hija importanti.

Per eżempju, electrowinning tar-ram tista 'malajr jiksbu fil-forma pura minn soluzzjoni ta' kwalunkwe melħ. L-aktar komunement użati sulfat tar-ram jew ram sulfat (II) - CuSO _4.

Bħala jdub jew soluzzjoni ta 'l-melħ jista' jiġi estratt metall pur, li huwa tant meħtieġ prattikament kull settur ta 'elettriku u l-inġinerija tal-metall.

Tifsira u l-applikazzjoni proċess

Elettroliżi - proċess importanti ħafna. Fil-bażi tagħha huma bbażati huma l-operazzjonijiet tekniċi meħtieġa, bħal:

1. raffinar metall.
2. Electroextraction.
3. Electroplating.
4. Electrosynthesis.
5. L-applikazzjoni ta 'kisi kontra l-korrużjoni u oħrajn.