Электролиз

электролитовий в рамках современной химической теории
Компетенции, формируемые у студента:
Умения:
прогнозировать на основе современных представлений о строении атомов и химической связи, реакции, протекающие при электролизе в расплавах и растворах электролитов.

Поведение ионов металлов
Перенапряжение
Анодные процессы
Перенапряжение
Поведение анионов
Электролиз с растворимым анодом
Законы электролиза
Литература

помещенных в раствор или расплав электролита, под действием постоянного электрического тока, приложенного от внешнего источника.

Основные понятия:

содержание

Отрицательный полюс источника постоянного тока присоединяют к электроду, который называют катодом;
положительный полюс к электроду, который называют анодом.

становится невозможным.

Основные понятия

E > 0, ΔG < 0 - самопроизвольный процесс протекает в прямом направлении (гальванический элемент).

E < 0, ΔG > 0 - для проведения реакции в прямом направлении необходимо приложить внешнюю ЭДС (электролиз).

– металл IA или IIA группы Пеpиодической системы, Hal – галоген) на катоде выделяется свободный металл, а на аноде – (галоген)

При этом на катоде протекает полуреакция восстановления катиона металла:

на аноде - полуреакция окисления галогенид-аниона:

Men+ + ne = Me

2Cl- - 2e = Cl2

– никелевый) протекает следующие реакции

2НF2- + 2е = Н2 + 4F-

2НF2- - 2е = F2 + 2HF

2F2- - 2е = F2

2НF + 2е = Н2 + 2F-

На аноде:

На катоде:

+ ne = Me

2Н+ + 2е = Н2

2Н2О + 2е = 2ОН- + Н2

(в кислой среде)

(в нейтральной и щелочной средах)

группы:

1. Металлы, осаждение которых на катоде не сопровождается выделением водорода. К ним относятся металлы, стоящие в ряду стандартных потенциалов за водородом (медь, серебро, золото и др.).

2. Металлы, осаждение которых на катоде сопровождается выделением водорода. В ряду стандартных потенциалов эти металлы находятся между марганцем и водородом
(-1,0 < ЕОМеn+/Ме< 0).

3. Металлы, которые в водных растворах не могут быть получены. В эту группу входят щелочные, щелочноземельные металлы, а также магний и алюминий.

металлов – меди, никеля, серебра, золота, свинца, олова и других, для нанесения защитных и декоративных покрытий на поверхность металлических изделий.

Процесс электролитического рафинирования состоит в анодном растворении загрязненного примесями (чернового) металла и последующем его катодном осаждении.

Me - ne = Men+

время как перенапряжение при разряде металлов гораздо меньше.

С учетом перенапряжения:

– 4е = О2 + 4Н+

4ОН- - 4е = О2 + 2Н2О

В щелочной среде

В кислой и нейтральной среде

Me - ne = Men+

Растворимый анод

2Cl- - 2e = Cl2

Разряд анионов

в то время как перенапряжение при разряде хлора гораздо меньше.

Анодные процессы

атом имеет высшую степень окисления, при электролизе водных растворов не разряжаются.

Анодные процессы

Фтор электролизом водных растворов получить невозможно:

Ионы галогенов: Cl-, Br-, I- в водном растворе легко разряжаются:

2Hal- - 2e = Hal2

напpимеp:

2SO42− − 2e = S2O82−

Анодные процессы

H2PO4− + 2OH−−2e = H2PO5− +H2O

(1791-1867).

катоде, пропорциональна количеству прошедшего через раствор или расплав электричества.

m = kQ

II закон. Массы окисляющихся или восстанавливающихся на электродах веществ при пропускании одного и того же количества электричества пропорциональны их химическим эквивалентам.

M(г) = MIT/nF

V(л) = 22,4IT/nF

электронов.
F = e·NA = 1,60218·10-19Кл·6,022045·1023моль-1 = 96484,6 Кл/моль ≈ ≈ 96500 Кл/моль

e – заряд одного электрона
NA – число Авогадро

Законы электролиза