Რა არის ელექტროლიზის? ანოდი და კათოდური. ფიზიკო-ქიმიური პროცესი

დიდი ხნის განმავლობაში ადამიანი ვერ მოახერხა კიდევ ბევრი სუფთა ნივთიერებების თავისუფალი ფორმით. როგორიცაა, მაგალითად:

• ლითონები;
• alkalis;
• chloro;
• წყალბადის;
• წყალბადის ზეჟანგი;
• ორგანული ქლორის და სხვები.

მათ მიიღეს ან მაღალი შემცველობის მინარევებისაგან, რომელიც შეუძლებელი იყო, თავი დაეღწია, ან არ სინთეზირებული ყველა. მაგრამ კავშირი ძალიან მნიშვნელოვანია გამოყენების ინდუსტრიის და ყოველდღიურ ცხოვრებაში. მაგრამ აღმოჩენის პროცესში, როგორიცაა ელექტროლიზის, ამოცანა უზარმაზარი პროპორციებით უკვე გადაწყვეტილია. დღეს იგი გამოიყენება არა მხოლოდ სინთეზი, არამედ სხვა მრავალ ფაქტორზე.

რა არის ელექტროლიზის? როგორც ეს ხდება, ზოგიერთი ეტაპები დაგროვდა, რაც მთავარია, ამ მეთოდის უპირატესობა, ცდილობენ ესმით, რა თქმა უნდა, სტატიაში.

რა არის ელექტროლიზის?

ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა, ჩვენ უნდა ვეძებოთ მესმის ტერმინოლოგიის და ზოგიერთი ძირითადი ფიზიკური და ქიმიური ცნებები.

1. DC - მიმართული ნაკადი ელექტრონები მომდინარეობს ნებისმიერი წყარო.
2. ელექტროლიტების - ნივთიერება, გადაწყვეტა, რომელიც შეუძლია ჩატარების ელექტრო მიმდინარე.
3. ელექტროდები - დისკო გარკვეული მასალები, ერთმანეთთან, რომელიც გაივლის მეშვეობით ელექტროენერგიის თავს (ანოდი და კათოდური).
4. რედოქს რეაქცია - პროცესი, რომელიც არ არის ცვლილება დაჟანგვის ხარისხით მონაწილეებს. რომ არის, ზოგიერთი იონების oxidize და გაზრდის ღირებულება დაჟანგვის ხარისხით, ხოლო სხვები შემცირდა, ამცირებს მას.

რა განმარტავს ყველა ამ თვალსაზრისით, შეგიძლიათ პასუხის გაცემა კითხვაზე, თუ რა არის ელექტროლიზი. ეს რედოქს პროცესი, რომელიც მოიცავს გავლის დენის მეშვეობით ელექტროლიტური ხსნარი და წყდება გათავისუფლებას სხვადასხვა პროდუქტების ელექტროდებზე.

მარტივი მონტაჟი, რომელიც შეიძლება ეწოდოს electrolyzer, მოიცავს მხოლოდ რამდენიმე კომპონენტს:

• ორი სათვალე ელექტროლიტური;
• მიმდინარე წყაროს;
• ორი ელექტროდი ერთმანეთთან.

ინდუსტრიის იყენებს გაცილებით უფრო რთული ავტომატური დიზაინი, რომელიც საშუალებას მიიღონ დიდი რაოდენობით პროდუქცია - ელექტროლიზის აბაზანების.

ელექტროლიზის პროცესი საკმაოდ რთული, ექვემდებარება რამდენიმე თეორიული კანონები და აგრძელებს ბრძანებით და წესები. სწორად შედეგის პროგნოზირება, ყველა კანონები და შესაძლებელია გავლის უნდა გაიგო კარგად.

თეორიული საფუძვლების პროცესი

ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნდამენტური კანონები, რომელიც ეკისრება ელექტროლიზი - კანონები მაიკლ ფარადეი - ცნობილი ფიზიკოსი, ცნობილი მისი მუშაობის სფეროში დენის და ყველა თანმხლები პროცესები.

ყველა ასეთი წესების ორი, რომელთაგან თითოეული აღწერს არსი პროცესების ელექტროლიზი.

პირველი კანონი

პირველი კანონი ფარადეის, ფორმულა, რომელიც არის დაწერილი, როგორც m = გი * Δt, ასეთია.

მასობრივი ჩაშვებული ნივთიერების at ელექტროდი პირდაპირპროპორციულია ელექტროენერგია, რომელიც გაიარა ელექტროლიტური.

ფორმულა გვიჩვენებს, რომ m - არის მასა მასალა, I - მიმდინარე ინტენსივობის, Δt - დროს, რომელიც მას გადაეცემა. ასევე არის ღირებულება k, რომელსაც ელექტროქიმიური ექვივალენტი ნაერთი. ეს ღირებულება დამოკიდებულია ბუნების ნაერთი თავად. K არის რიცხობრივი ტოლი მასა ნივთიერება, რომელიც გამოვიდა ელექტროდი მეშვეობით ელექტროლიტური როდესაც გავლის ერთი ერთეული ელექტრული მუხტი.

მეორე წესი ელექტროლიზის

მეორე კანონი ფარადეის, ფორმულა, რომელიც - m = M * I * Δt / n * F, ასეთია. ელექტროქიმიური ექვივალენტი ნაერთის (k) პირდაპირპროპორციულია მოლური მასა და უკუპროპორციულია valence ნივთიერება.

ზემოთ ფორმულა შედეგია გაყვანას შეერთებული. იგი იღებს არსი მეორე კანონი ელექტროლიზი. M - მოლური მასა ნაერთების, I - მიმდინარე ინტენსივობის გავიდა მთელი პროცესი, Δt - სულ ელექტროლიზის დროს, F - ფარადეის მუდმივი, n - ელექტრონები, რომლებიც მონაწილეობენ ამ პროცესში. მათი რიცხვი უდრის ბრალდებით ion, მონაწილეობდა ამ პროცესში.

ფარადეის კანონები, რათა დაეხმაროს გავიგოთ, რა არის ელექტროლიზის და გამოვთვალოთ პოტენციური სარგებელი წონა, სასურველი შედეგი პროგნოზირება და გავლენა მოახდინოს პროცესში. ისინი წარმოადგენს თეორიული საფუძველზე მოხდა.

კონცეფცია ანოდი და მისი ტიპები

ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ელექტროლიზის ელექტროდებით. მთელი პროცესი არის დამოკიდებული მასალა, რომელიც კეთდება, მათი სპეციფიკის და თვისებები. აქედან გამომდინარე, ჩვენ მიგვაჩნია, რომ უფრო დეტალურად თითოეული მათგანი.

ანოდი - plus ან დადებითი ელექტროდი. რომ არის, ერთი, რომელიც თან ერთვის "+" ბოძზე კვების წყარო. შესაბამისად, იგი ელექტროლიტური ხსნარი გადავა უარყოფითი იონების და ანიონები. ისინი იჟანგება.მისი აქ, იძენს უმაღლეს დაჟანგვის ხარისხით.

აქედან გამომდინარე, ჩვენ შეგვიძლია დავხატოთ პატარა სქემა, რომელიც დაეხმარება გახსოვთ anodic პროცესები: ანოდი "პლუს" - anions - დაჟანგვის. ამდენად არსებობს ორი ძირითადი ტიპის ელექტროდი, დამოკიდებულია რომელიც გახდება კონკრეტული პროდუქტი.

1. უხსნად ან ინერტული ანოდი. ასეთი ტიპის მოიცავს ელექტროდი, რომელიც ემსახურება მხოლოდ გადასცეს ელექტრონები და ჟანგვის პროცესებზე, თუმცა ეს არ არის მოხმარებული და არ დაიშალა. ასეთი anodes მზადდება გრაფიტის, iridium, პლატინის, ნახშირბადის და ასე შემდეგ. გამოყენება ამ ელექტროდების, ლითონები შეიძლება სუფთა აირები (ჟანგბადი, წყალბადი, ქლორი და ა.შ.).
2. ხსნადი ანოდი. როდესაც ჟანგვითი პროცესების იგი დაიშალა და გავლენას მოახდენს შედეგზე ელექტროლიზი. ძირითადი სამშენებლო მასალების ამ ტიპის ელექტროდი: ნიკელის, სპილენძის, კადმიუმის, ტყვიის, კალის, თუთია და სხვა. გამოყენება ამ anodes უნდა ელექტრორაფინირების პროცესების ლითონები, electroplating, დამცავი საფარი კოროზიისაგან, და ასე შემდეგ.

არსი პროცესების დროს დადებითად დამუხტული ელექტროდი მცირდება განმუხტვა ყველაზე electronegative იონების მნიშვნელოვნად პოტენციალი. Ivot რატომ ანიონები წყალბადის მჟავები და ჰიდროქსიდის იონი, და შემდეგ წყლის, თუ ეს არის გამოსავალი. ჟანგბადის შემცველი ანიონების წყლის ელექტროლიტური ხსნარი, ზოგადად ანოდი არ სრულდება, რადგან წყალი ხდის უფრო სწრაფად, გათავისუფლების ჟანგბადის.

კათოდური და მისი მახასიათებლები

კათოდური - არის უარყოფითად დამუხტული ელექტროდი (დაგროვების ელექტრონები, როცა ელექტრო მიმდინარე). სწორედ ამიტომ, მას მოძრავი დადებითად დამუხტული იონები - კათიონების, რომლებიც რეაბილიტაციას გადის, რომ არის, შეამციროს დაჟანგვის ხარისხით.

არსებობს ასევე შესაბამისი გვახსოვდეს სქემა კათოდური "მინუსი" - სიგელი - აღდგენა. როგორც მასალა კათოდური მოიცავს:

• უჟანგავი ფოლადის;
• სპილენძის
• ნახშირბადის;
• სპილენძის;
• რკინის;
• ალუმინის და სხვები.

ეს არის ამ ელექტროდი საქმე ლითონები აღდგენა სუფთა ნივთიერებები, რომელიც არის ერთ-ერთი ძირითადი მეთოდები მწარმოებელ მათ ინდუსტრიულად. ეს არის ასევე შესაძლებელია გადაცემის ელექტრონები საწყისი ანოდი კათოდებად, და თუ პირველი - ხსნადი, მისი იონები შემცირდა უარყოფითი ელექტროდი. აქ არის აღდგენის კათიონების წყალბადის გაზის H _2. აქედან გამომდინარე, კათოდური - ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილია საერთო სქემა ელექტროლიზით ნივთიერებები.

ელექტროლიზის დნება

თვალსაზრისით ქიმიური პროცესის განხილვის ქვეშ აქვს მისი განტოლება. ეს შესაძლებელია წარმოადგენს მთელი circuit ქაღალდზე და პროგნოზირება შედეგს. ყველაზე მნიშვნელოვანი, რაც თქვენ უნდა ყურადღება მიაქციონ - ყოფნა ან არარსებობის წყლის გარემოში და ტიპის ანოდი (ხსნადი თუ არა).

საჭიროების შემთხვევაში მიიღოს შემდეგი პროდუქტები: ტუტე და ტუტე დედამიწაზე ლითონები, ტუტეების, ალუმინის, ბერილიუმის, anions ჟანგბადის შემცველი აირები არ შეუძლია შემდეგ შეკითხვას, რომელიც ელექტროლიზის ელექტროლიტური ხსნარი. უბრალოდ დნება, რადგან, წინააღმდეგ შემთხვევაში საჭირო კავშირები არ იმუშავებს. სწორედ ამიტომ, მრეწველობის ხშირად სინთეზის ამ ნივთიერებების გამოყენებით მათ მშრალი უწყლო მარილები და ჰიდროქსიდები.

ზოგადად, დნება ელექტროლიზის განტოლება არის საკმაოდ მარტივი და სტანდარტული. მაგალითად, თუ გავითვალისწინებთ და ჩაიწეროს, რომ კალიუმის იოდიდი, ხედი იქნება შემდეგი:

KI = K ^{+ +} I ^-

კათოდური (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

ანოდი ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

პროცესის შედეგი: KI = K + I _2.

ანალოგიურად, ელექტროლიზის ჩაწერა ნებისმიერი ლითონის მიუხედავად მისი ელექტროდი პოტენციალი.

ელექტროლიზის წყალხსნარებიდან

როდესაც საქმე ელექტროლიტური გადაწყვეტილებები, პროცესის შედეგზე იქნება განსხვავებული. ყოველივე ამის შემდეგ, წყლის ხდება აქტიური მონაწილე. მას ასევე შეუძლია გამიჯვნოდა შევიდა იონების და გაწერეს ელექტროდებით. ამიტომ, ასეთ შემთხვევაში მნიშვნელოვანია, ელექტროდი პოტენციური იონების. ვიდრე მისი უარყოფითი ღირებულება უფრო დაბალია, უფრო დიდი ალბათობა უფრო სწრაფ დაჟანგვის ან შემცირება.

ელექტროლიზის წყალხსნარებიდან ექვემდებარება რამდენიმე წესები, რომელიც უნდა მიეცეს.

1. Anodic პროცესები: დათხოვნილი მხოლოდ anions წყალბადის მჟავები (გარდა წყალბადის ფტორს). თუ ჟანგბადის ion და ფტორს იონის, მაშინ წყალი იქნება დაჟანგული გათავისუფლების ჟანგბადის.
2. კათოდური პროცესები: electrowinning ლითონები ელექტროქიმიური სერია (მდე და ინკლუზიური ალუმინის) on კათოდური ვერ აღდგება გამო მაღალი ქიმიური საქმიანობაში. ეს ხდის წყლის გათავისუფლების წყალბადის. ლითონები ალუმინის წყალბადის აღდგენილი ერთდროულად წყლით მარტივი ნივთიერებები. ის, რომ მას შემდეგ, რაც წყალბადის ელექტროქიმიური სერია (დაბალი აქტივობა), ადვილად გაიაროს შემცირება მარტივი ნივთიერებები.

თუ თქვენ დაიცვას ეს წესები, ჩვენ შეუძლია წარმოაჩინოს ნებისმიერი ელექტროლიზის და გამოვთვალოთ სარგებელი. იმ შემთხვევაში, თუ ხსნადი ანოდი ჩართვა მერყეობს და ხდება ბევრად უფრო რთული.

ელექტროლიზის მარილები

ეს პროცესები გამოიყენება მოპოვების სუფთა ლითონები და გაზები, მას შემდეგ, რაც ტექნოლოგიურად მარტივი და ეკონომიკურად მომგებიანი. გარდა ამისა, მოვა მაღალი ხარისხით სიწმინდეს, რაც მნიშვნელოვანია.

მაგალითად, electrowinning სპილენძის შეიძლება სწრაფად მიიღოს მისი სუფთა სახით გადაწყვეტა ნებისმიერი მარილი. ყველაზე ხშირად გამოყენებული სპილენძის სულფატი ან სპილენძის სულფატი (II) - CuSO _4.

როგორც melt ან გადაწყვეტა მარილი შეიძლება მოპოვებული სუფთა რკინის, რაც ასე აუცილებელია პრაქტიკულად ყველა სექტორში ელექტრო და ლითონის საინჟინრო.

მნიშვნელობა და გამოყენების პროცესში

ელექტროლიზი - ძალიან მნიშვნელოვანი პროცესი. მის ბაზაზე დაფუძნებული აუცილებელი ტექნიკური ოპერაციების, როგორიცაა:

1. რკინის გადამუშავება.
2. Electroextraction.
3. Electroplating.
4. Electrosynthesis.
5. განაცხადის ანტიკოროზიული საიზოლაციო და სხვები.