Электролиз

Электролиз — физико-химическое явление, состоящее в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, которое возникает при прохождении электрического тока через раствор электролита.

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — ионы кислотных остатков и гидроксильной группы — движутся к аноду.

Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений, диоксида марганца, пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование).

Электролиз находит применение для очистки сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).

Первый закон Фарадея

В 1832 году Фарадей установил, что масса M вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду Q, прошедшему через электролит:
$M=k\cdot Q=k\cdot I\cdot t$
если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I.

Коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

Вывод закона Фарадея

$m = m_i N_i \,\!$ (1)

$m_i = \frac{\mu}{N_A}$ (2)

$N_i = \frac{\Delta q}{q_i}$ (3)

$\Delta q = I \Delta t \,\!$ (4)

$q_i = e z \,\!$, где z - валентность атома вещества, e - заряд электрона (5)

Подставляя (2)-(5) в (1), получим

$m = \frac{\mu}{z e N_A} I \Delta t$

$k = \frac{\mu}{e N_A z}$

$m = kI \Delta t \,\!$

Второй закон Фарадея

Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты.

Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент

$k \ = \ { 1 \over F } \cdot { A \over z }$

где F — постоянная Фарадея.

См. также

Электрохимия

bs:Elektroliza ca:Electròlisi cs:Elektrolýza da:Elektrolyse de:Elektrolyse el:Ηλεκτρόλυση en:Electrolysis eo:Elektrolizo es:Electrólisis fi:Elektrolyysi fr:Électrolyse gl:Electrólise he:אלקטרוליזה hr:Elektroliza id:Elektrolisis io:Elektrolizo it:Elettrolisi ja:電気分解 ko:전기 분해 lt:Elektrolizė lv:Elektrolīze mk:Електролиза nds:Elektrolys nl:Elektrolyse nn:Elektrolyse no:Elektrolyse pl:Elektroliza pt:Eletrólise ro:Electroliză simple:Electrolysis sk:Elektrolýza sl:Elektroliza sr:Електролиза sv:Elektrolys tr:Elektroliz uk:Електроліз zh:电解