Wat is electrolysis? De anode en cathode. Physico-gemysk proses

Foar in lange tiid folk net beheare te krijen mei in soad suvere stoffen yn 'e frije foarm. Lykas bygelyks:

• metalen;
• alkalis;
• gloor;
• wetterstof;
• hydrogen peroxide;
• biologyske gloar en oaren.

Se krigen beide in hege ynhâld fan ûnsuverheden, wêrút it wie ûnmooglik en reitsje, of net synthesized hielendal. Mar de ferbining is hiel wichtich is foar gebrûk yn de yndustry en it deistich libben. Mar mei de ûntdekking fan in proses lykas electrolysis, in taak fan ûnbidige proporsjes is oplost. Tsjintwurdich wurdt it brûkt net allinne foar synteze, mar ek foar in protte oare prosessen.

Wat is electrolysis? Lykas it bart, guon fan 'e stadia piled omheech, wat is it wichtichste foardiel fan dizze metoade, besykje te ferstean' e rin fan it artikel.

Wat is electrolysis?

Om beäntwurdzje dizze fraach, wy moatte earst siikje te begripen de terminology en in pear fûnemintele lichaamlike en gemyske konsepten.

1. DC - a rjochte stream fan elektroanen dat oarspronklik út alle boarne fan elektrisiteit.
2. Electrolyte - substânsje, oplossing fan dat by steat is fan it fieren fan in elektryske stroom.
3. Elektroden - plate fan bepaalde materialen, inoar ferbûn, dy't foarby elektrisiteit troch harsels (anode en cathode).
4. De GarCapello reaksje - in proses wêrby't der in feroaring yn 'e mjitte fan oksidaasje fan' e dielnimmers. Dat is, guon ioanen oxidize en it fergrutsjen fan de wearde fan 'e graad fan oksidaasje, wylst oaren wurde werombrocht, ferleegjen is.

Nei't yngean sil allegearre fan dizze betingsten, kinne jo antwurd op de fraach fan wat is electrolysis. Dit GarCapello proses, mei dêryn foarby in direkte stroom troch de electrolyte oplossing en wurdt beëinige troch it frijkommen fan ferskate produkten oan de elektroden.

Easy ynstallaasje, dat kin neamd wurde electrolyzer, giet it om mar in pear ûnderdielen:

• twa glêzen mei in electrolyte;
• in aktuele boarne;
• twa elektroden oare ferbynt.

De yndustry brûkt in folle komplekser automated design, wêrtroch't te krijen grutte oantallen fan produkten - electrolysis baden.

electrolysis proses is frij komplekse, jilde ferskate teoretyske wetten en opbringsten neffens de oarder en regels. Om korrekt foarsizze de útslach, al de wetten en mooglike trochfeart te goed leard.

De teoretyske fûneminten fan it proses

De meast wichtige fûnemintele canons op dat berêst electrolysis - de wetten fan Michael Faraday - de ferneamde natuerkundige, bekend fan syn wurk op it mêd fan elektryske stroom en alle byhearrende prosessen.

Alle sokke regels twa, elk fan dat beskriuwt it wêzen fan 'e prosessen yn' e electrolysis.

De earste wet

De earste wet fan Faraday, de formule fan dat wurdt skreaun as m = ki * Δt, sjocht der sa út.

Mass stof ôffierd by de elektrodes is direkt evenredich mei elektrisiteit, dat hat trochjûn troch de electrolyte.

De formule docht bliken dat de m - is de massa fan it materiaal, ik - hjoeddeistige yntensiteit, Δt - tiid ûnder dêr't it mei trochjûn. Ek opnaam is de wearde fan 'k, dat hjit it elektrogemyske ekwivalint fan de ferbining. Dizze wearde hinget ôf fan de aard fan de ferbining sels. K is numeryk lyk oan de massa fan it stof dat wurdt loslitten op it elektrodes fia it electrolyte doe't passing ien ienheid fan elektryske lading.

De twadde regel fan electrolysis

De twadde wet fan Faraday, de formule wêrfan - m = M * I * Δt / n * F, sjocht der sa út. In elektrogemyske ekwivalint fan 'e gearstalde (k) is streekrjocht evenredich mei syn molar massa, en omkeard evenredich oan de Valence fan de stof.

It boppesteande formule is it gefolch fan it weromlûken fan alle Feriene. It vangt de essinsje fan de twadde wet fan electrolysis. M - molar massa ferbiningen, ik - hjoeddeistige yntinsiteit slagge foar it hiele proses, Δt - totaal electrolysis tiid, F - Faraday syn konstante, n - elektroanen dy't belutsen by it proses. Harren nûmer is gelyk oan de wacht fen 'e ion, naam diel oan it proses.

Faraday syn wetten te helpen begripen wat electrolysis, en te berekkenjen fan de potinsjele opbringst troch gewicht, it winske resultaat is te foarsizze en ynfloed op de rin fan it proses. Sy foarmje de teoretyske basis fan 'e transformaasjes.

It konsept fan de anode en syn typen

Hiel wichtich binne yn de electrolysis elektroden. It hiele proses is ôfhinklik fan it materiaal dêr't se wurde makke, harren spesifike natuer en eigenskippen. Dêrom, wy beskôgje mear yn detail elk fan harren.

Anode - plus of posityf elektrodes. Dat is, ien dat is ferbûn oan it "+" peal fan 'e macht boarne. Accordingly, ta it út it electrolyte oplossing sil bewege negative ioanen of Ånions. Se sille oxidize hjir, wint in hegere graad fan oksidaasje.

Dêrom kinne wy lûke in bytsje skema dat jo helpt ûnthâlden anodic prosessen: in anode "plus" - Football - oksidaasje. Sa binne der twa basistypen fan de elektrodes, ôfhinklik op hokker sil keare in bepaald produkt.

1. De ûnoplosbere of inerte anode. Sa'n type befettet in elektrodes dy't tsjinnet allinnich te dragen elektroanen en oksidaasje prosessen, lykwols wurdt it net ferbrûkt en net ûntbûn. Sokke anodes binne makke út grafyt, iridium, platina, koalstof ensafuorthinne. Mei help fan dizze elektroden, de metalen kin produsearre yn suver gassen (soerstof, wetterstof, gloar en sa fierder).
2. It oplosber anode. Doe't oxidative prosessen er ûntbûn en beynfloedzje de útkomst fan 'e electrolysis. De basis materialen fan de bou foar dit type elektrodes: nickel, koper, cadmium, lead, tin, sink en oaren. Mei help fan dizze anodes nedich foar electrorefining prosessen fan metalen, electroplating, beskermjende coating tsjin corrosie, ensafuorthinne.

De essinsje fan 'e prosessen foarkommend op it positive elektrodes wurdt werombrocht nei te ôfsjitte meast electronegative ioanen meaningfully potinsjele. Ivot wêrom dogge Ånions hydrogen soeren en hydroxide ion, en dan it wetter, as it in oplossing. Oxygen befetsjende Erikoislinnut yn in aqueous electrolyte oplossing, it generaal by de anode is net ôffierd, om't it wetter meitsje it flugger, los soerstof.

De cathode en syn skaaimerken

De cathode - is in negatyf laden elektrodes (fanwege it opgarjen fan elektroanen derop as in elektryske stroom). Dêrom foar him moving posityf rekken ioanen - fêststelling dy't ûndergiet rehabilitaasje, dat wol sizze, ferlytsje de graad fan oksidaasje.

Der is ek pertinent te ûnthâlden scheme cathode "minus" - katioan - herstel. As it materiaal foar it cathode binne ûnder oare:

• waarfêst stiel;
• koper;
• carbon;
• brass;
• izer;
• aluminium en oaren.

It is op dit elektrodes komt oan metalen herstel fan suver stoffen, dat is ien fan 'e wichtichste metoaden foar it produsearjen se yndustrieel. It is ek mooglik yn de oerdracht fan de elektroanen fan 'e anode nei it cathode, en as de earste - oplosbare, syn ioanen wurde ferlege op de negative elektrodes. Hjir is der in restauraasje fan de fêststelling oan wetterstof gas H _2. Dêrom, it cathode - is ien fan de meast wichtige ûnderdielen yn de totale skema fan electrolysis fan stoffen.

electrolysis fan Splash

Ut it eachpunt fan gemysk proses yn behanneling hat syn fergeliking. Mei it mooglik te fertsjintwurdigjen it hiele sirkwy op papier en te foarsizze útkomsten. De meast wichtige ding jo moatte betelje omtinken oan - de oanwêzigens of ûntbrekken fan 'e akwatyske omjouwing en it type fan' e anode (oplosber of net).

As it nedich is om te krijen op de folgjende produkten: Laugensalz en alkaline ierde metalen, alkalis, aluminium, beryllium, Erikoislinnut fan soerstof befetsjende gassen kinne net dan wêze in fraach oer it electrolysis fan it electrolyte oplossing. Just melt, omdat oars nedich ferbinings sil net wurkje. Dat is dêrom yn 'e yndustry faak de gearfoeging dizze stoffen, mei help fan harren droech anhydrous sâlten en hydroxides.

Yn it algemien, melt electrolysis fergeliking is hiel simpel en standert. Bygelyks, as wy fine en record net foar kalium iodide, de werjefte sil de folgjende:

KI = K ^{+ +} I ^-

De cathode (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

De anode ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Process útkomst: KI = K + I _2.

Sa ek electrolysis sil opnimme alle metaal nettsjinsteande syn elektrodes mooglikheden.

Electrolysis fan de aqueous oplossing

As it giet om electrolyte oplossings, de útkomst fan it proses sil hiel oars. Ommers, wetter wurdt hieltyd aktive participant. It is ek by steat dissociating yn ioanen en ôffierd út de elektroden. Dêrom, yn sokke gefallen wichtige elektrodes potinsjele ioanen. As har negatyf wearde is leger, it grutter de kâns fan mear rappe oksidaasje of ferminderjen.

Electrolysis fan de aqueous oplossing jilde ferskate regels dy't moatte wurde memorized.

1. Anodic Prosessen: ûntslein allinnich Erikoislinnut wetterstof soeren (útsein wetterstof fluoride). As in soerstof ion of fluoride ion, dan wetter wurdt oxidized te loslitte soerstof.
2. De cathodic prosessen: electrowinning metalen yn it elektrogemyske rige (oant en ynklusive fan aluminium) op de cathode kin net weromset wurde fanwege de hege gemysk aktiviteit. Dit makket it wetter te loslitte wetterstof. Metalen fan aluminium nei wetterstof restaurearre tagelyk mei wetter ta ienfâldige stoffen. Dyjingen dy't nei wetterstof yn de elektrogemyske rige (leech aktiviteit), maklik ûndergeane koarting nei ienfâldige stoffen.

As jo folgje dizze regels, wy kinne byld eltse electrolysis en berekkene de opbringst. Yn it gefal fan in oplosber anode circuit fariearret en wurdt folle mear yngewikkelder.

electrolysis salts

Dy prosessen binne brûkt foar it heljen fan suvere metalen en gassen, om't it is technologically simpel en ekonomysk foardielich. Boppedat, de produkten komme mei in hege mjitte fan suverheid, dat is wichtich.

Bygelyks, electrowinning fan koper kin fluch krijen it yn suver foarm fan in oplossing fan in sâlt. De meast brûkte Koper sulfate of koper sulfate (II) - CuSO _4.

As melt of oplossing fan it sâlt kin wûn wurde suver metaal, dat is sa nedich yn hast alle sektoaren fan elektryske en metaal engineering.

Betsjutting en tapassing proses

Electrolysis - in tige wichtich proses. Op syn basis binne basearre binne de nedige technyske operaasjes, lykas:

1. metaal raffinaazjetechnyk foar.
2. Electroextraction.
3. Electroplating.
4. Electrosynthesis.
5. De tapassing fan de anti-corrosie Coatings en oaren.