Электролиз

Схематическое изображение электрохимической установки для исследования электролиза

Электролиз - расписание веществ (например, воды, растворов кислот, щелочей, растворенных или расплавленных солей и т.п.) постоянным электрическим током.

Электролиз заключается в электрохимических процессах окисления и восстановления на электродах. При электролизе положительно заряженные ионы ( катионы) движутся к катода, на котором электрохимически восстанавливаются. Отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся к анода, где электрохимические окисляются. В результате электролиза на электродах выделяются вещества в количествах, пропорциональных количества пропущенного тока. Электролиз применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.)., При гальваностегии (нанесении металлических покрытий), гальванопластици (воспроизведении формы предметов), а также в химическом анализе ( полярография).

1. История

Открытие электролиза стало возможным только лишь после создания Вольта батареи гальванических элементов ( 1799).

В 1800 английские исследователи Никольсон и Карлейль открыли электролиз: они установили, что при прохождении постоянного тока в воде или водных растворах вода разлагается на водород и кислород. Результаты более поздних исследований, завершенных Майклом Фарадеем 1833, были сформулированы в виде законов.

2. Первичные и вторичные реакции

Реакции, протекающие при электролизе на электродах называются вторичными. Первичными являются реакции диссоциации в электролите. Разделение реакций на первичные и вторичные помог Майклу Фарадею установить законы электролиза.

3. Интересный факт

Впервые параллельное соединение приемников электрического тока предложил российский физик В. В. Петров во время опытов с электролиза. Ученый проводил одновременное разложение воды в нескольких стеклянных трубках, присоединенных к одному источнику тока.

4. Практическое значение

Электрохимические процессы широко применяются в различных отраслях современной техники, в аналитической химии, биохимии и т. д. В химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлорат и перхлорат, надсирчану кислоту и персульфаты, химически чистые водород и кислород и т. д. При этом одни вещества получают путем восстановления на катоде, другие - електроокиснення на аноде. Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадий переработки металовмисткои сырья обеспечивает получение товарных металлов. В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из руд и их очистки. Электролизом из расплавленных сред получают алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др. Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. При пропускании тока металл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т. е. переходит в 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 электролит и удаляются. Гальванотехника - область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника делится на гальваностегию и гальванопластики.

• Гальваностегия - это электроосаждения на поверхность металла другого металла, который прочно связывается (сцепляется) с покрывающим металлом (предметом), что служит катодом электролизера.

Перед покрытием изделия необходимо тщательно очистить, в противном случае металл будет осаждаться неравномерно, и связь металла с поверхностью изделия будет неустойчивым. Способом гальваностегии можно покрыть деталь тонким слоем золота или серебра, хрома или никеля. С помощью электролиза можно наносить тончайшие металлические покрытия на различные металлические поверхности. При таком способе нанесения покрытий, деталь используют как катод, содержащийся в раствора соли того металла, покрытие из которого необходимо получить. В качестве анода используется пластинка из того же металла.

• Гальванопластика - получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами.

С помощью гальванопластики изготовляют бюсты, статуи и т. д. Гальванопластика используется для нанесения сравнительно толстых металлических 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 на металлах (анодирование);

• Электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка);

• Электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.);

• Очистка воды - удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближается к дистиллированной);

• Электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей (скальпелей), бритв и т.д.).

Литература

• Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Донбасс, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
• Словарь иностранных слов / Под ред. А. С. Мельничука. - М.: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии АН УССР, 1974.
• Сивухин Л. В. Общий курс физики. Том III. Электричество.. - Москва: Наука, 1977.
• Глоссарий терминов по химии / / И. Опейда, А. Шило. Ин-т физико-органической химии и углехимии им .. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет - Донецк: "Вебер", 2008. - 758 с. ISBN 978-966-335-206-0