Общие понятия

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Методические указания

к лабораторной работе по курсу

«Химия радиоматериалов»

Красноярск 2010 г.

Электролиз водных растворов электролитов: Методические указания/ Составители: Багаева О.И.. - СибГАУ, Красноярск, 2011. – 16 с.

Рассмотрены основные понятия электролиза, особенности электролиза водных растворов электролитов с растворимым и не растворимым анодами

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, изучающих химию радиоматериалов.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Общие понятия

Электролиз – совокупность процессов, происходящих при прохождении электрического тока через электрохимическую систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.

Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника тока присоединяют катод, а к положительному – анод и погружают их в электролит. При прохождении тока через электролит катионы под действием электрического поля движутся к катоду, а анионы – положительному электроду – аноду. Например, при электролизе расплава MgCl₂ катионы магния, подойдя к катоду, взаимодействуют с приходящими по внешней цепи электронами, восстанавливаются:

К «-» Mg²⁺ + 2е^- → Mg.

Анионы хлора перемещаются к положительному электроду и, отдавая избыточные электроны, окисляются. При этом первичным процессом является окисление ионов хлора:

А «+» 2Cl^- – 2е^- > 2Cl⁰,

а вторичным – связывание образующихся атомов хлора в молекулы 2Cl → Cl₂.

Складывая уравнения электродных процессов, получим суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при электролизе расплава MgCl₂:

Mg²⁺ + 2Cl^- → Mg + Cl₂.

Эта реакция не может протекать самопроизвольно, энергия необходимая для ее осуществления, поступает от внешнего источника тока. В ходе этой реакции электрическая энергия превращается в химическую.

Другими словами электролиз включает два процесса: миграцию реагирующих частиц под действием электрического поля к поверхности электрода и переход заряда с частицы на электрод или с электрода на частицу. Миграция ионов определяется их подвижностью и числами переноса. Процесс переноса нескольких электрических зарядов осуществляется, как правило, в виде последовательности одноэлектродных реакций, т.е. постадийно, с образованием промежуточных частиц (ионов или радикалов), которые некоторое время могут существовать на электроде в адсорбированном состоянии.

Скорости электродных реакций зависят от состава и концентрации электролита, материала электродов, электродного потенциала, температуры и гидродинамических условий. Мерой скорости служит плотность тока – это количество переносимых электрических зарядов через единицу площади поверхности электрода в единицу времени.