¿Qué es la electrólisis? El ánodo y el cátodo. proceso físico-químico

Durante mucho tiempo la gente no lograron obtener una gran cantidad de sustancias puras en forma libre. Tal como por ejemplo:

• metales;
• álcalis;
• cloro;
• hidrógeno;
• peróxido de hidrógeno;
• cloro orgánico y otros.

Recibieron un alto contenido de impurezas, de las cuales es imposible para deshacerse de, o no sintetizado en absoluto. Pero la conexión es muy importante para su uso en la industria y la vida cotidiana. Pero con el descubrimiento de un proceso como la electrólisis, una tarea de enormes proporciones se ha resuelto. Hoy en día se utiliza no sólo para la síntesis, sino también para muchos otros procesos.

¿Qué es la electrólisis? Si llega el caso, algunas de las etapas apilados, ¿cuál es la ventaja principal de este método, tratar de entender el curso del artículo.

¿Qué es la electrólisis?

Para responder a esta pregunta, hay que buscar primero en comprender la terminología y unos conceptos físicas y químicas básicas.

1. DC – una corriente dirigida de electrones procedentes de cualquier fuente de electricidad.
2. Electrolito – sustancia, la solución de los cuales es capaz de conducir una corriente eléctrica.
3. Electrodos – plato de ciertos materiales, interconectadas, que pasan electricidad a través de sí mismos (ánodo y cátodo).
4. La reacción redox – un proceso en el que hay un cambio en el grado de oxidación de los participantes. Es decir, algunos iones oxidan y aumentar el valor del grado de oxidación, mientras que otros se reducen, bajándola.

Una vez aclarado todos estos términos, puede responder a la pregunta de qué es la electrólisis. Este proceso redox, que comprende hacer pasar una corriente directa a través de la solución electrolítica y se termina mediante la liberación de diferentes productos en los electrodos.

De fácil instalación, que puede ser llamado electrolizador, implica sólo unos pocos componentes:

• dos vasos con un electrolito;
• una fuente de corriente;
• dos electrodos están interconectados.

La industria utiliza un diseño automatizado mucho más compleja, lo que permite obtener un gran número de productos – baños electrolíticos.

proceso de electrólisis es bastante complejo, está sujeta a varias leyes y ganancias teóricas de acuerdo con la orden y reglas. Para predecir correctamente el resultado, todas las leyes y posible paso que hay que aprender también.

Los fundamentos teóricos del proceso

Los más importantes cánones fundamentales sobre los que descansa la electrólisis – las leyes de Michael Faraday – el famoso físico, conocido por su trabajo en el campo de la corriente eléctrica y todos los procesos que acompañan.

Todas estas reglas dos, cada uno de los cuales describe la esencia de los procesos en la electrólisis.

La primera ley

La primera ley de Faraday, la fórmula de la que se escribe como m = kI * Dt, es como sigue.

sustancia de masa descargada en el electrodo es directamente proporcional a la electricidad, que ha pasado a través del electrolito.

La fórmula muestra que la m – es la masa de material, I – intensidad de corriente,? T – tiempo durante el cual se pasa. También se incluye el valor de k, que se llama el equivalente electroquímico del compuesto. Este valor depende de la naturaleza del propio compuesto. K es numéricamente igual a la masa de la sustancia que se libera en el electrodo a través del electrolito cuando pasa una unidad de carga eléctrica.

La segunda regla de la electrólisis

La segunda ley de Faraday, la fórmula de los cuales – m = M * I *? T / n * F, es como sigue. Un equivalente electroquímico del compuesto (k) es directamente proporcional a su masa molar, e inversamente proporcional a la valencia de la sustancia.

La fórmula anterior es el resultado de la retirada de todos los Estados. Captura la esencia de la segunda ley de la electrólisis. compuestos de masa molar, I – – M intensidad de la corriente que pasaba por todo el proceso,? t – tiempo total de electrólisis, F – constantes, n de Faraday – electrones que están involucrados en el proceso. Su número es igual a la carga del ion, tomó parte en el proceso.

las leyes de Faraday para ayudar a entender lo que es la electrólisis, y para calcular el rendimiento potencial en peso, el resultado deseado es predecir e influir en el curso del proceso. Ellos constituyen la base teórica de las transformaciones.

El concepto del ánodo y sus tipos

Muy importantes son en los electrodos de electrólisis. Todo el proceso es dependiente del material del que están hechas, su naturaleza y propiedades específicas. Por lo tanto, consideramos con más detalle cada uno de ellos.

Ánodo – más o electrodo positivo. Es decir, uno que se une al polo "+" de la fuente de alimentación. En consecuencia, para que a partir de la solución de electrolito se moverá iones negativos o aniones. Que se oxida aquí, ganando un mayor grado de oxidación.

Por lo tanto, podemos dibujar un pequeño diagrama que ayudará a recordar los procesos anódicos: un ánodo "plus" – aniones – oxidación. Así, hay dos tipos básicos de electrodo, dependiendo de que convertir un producto en particular.

1. El ánodo insoluble o inerte. Tal tipo incluye un electrodo que sirve sólo para transferir los electrones y los procesos de oxidación, sin embargo, no se consume y no disuelto. Tales ánodos están hechas de grafito, iridio, platino, carbono y así sucesivamente. El uso de estos electrodos, los metales pueden ser producidos en los gases puros (oxígeno, hidrógeno, cloro y así sucesivamente).
2. El ánodo soluble. Cuando los procesos oxidativos que se disolvieron y afectar el resultado de la electrólisis. Los materiales básicos de la construcción de este tipo de electrodo: níquel, cobre, cadmio, plomo, estaño, zinc y otros. El uso de estos ánodos necesidad de procesos de metales, galvanoplastia, revestimiento protector electrorefinación contra la corrosión, y así sucesivamente.

La esencia de los procesos que ocurren en el electrodo positivo se reduce a para descargar iones más electronegativos significativa potencial. Ivot por qué hacer aniones ácidos de hidrógeno y de iones hidróxido, y entonces el agua, si es una solución. aniones en una solución electrolítica acuosa que contiene oxígeno, generalmente en el ánodo no se descarga, ya que el agua hace que sea más rápido, liberando oxígeno.

El cátodo y sus características

El cátodo – es un electrodo con carga negativa (debido a la acumulación de electrones en él cuando una corriente eléctrica). Es por eso que a él se mueve iones con carga positiva – caciones que están en proceso de rehabilitación, es decir, reducir el grado de oxidación.

También es pertinente recordar esquema de cátodo "menos" – cación – recuperación. Como material para el cátodo incluyen:

• acero inoxidable;
• cobre;
• de carbono;
• bronce;
• hierro;
• aluminio y otros.

Es en este electrodo trata de la recuperación de metales de las sustancias puras, que es uno de los principales métodos para producirlos industrialmente. También posible es la transferencia de electrones desde el ánodo al cátodo, y si el primero – soluble, sus iones se reduce en el electrodo negativo. Aquí hay una restauración de cationes a hidrógeno gas H _2. Por lo tanto, el cátodo – es una de las partes más importantes en el esquema general de la electrólisis de sustancias.

electrólisis de masas fundidas

Desde el punto de vista de proceso químico en cuestión tiene su ecuación. Con posible la representación de todo el circuito en el papel y para predecir el resultado. Lo más importante que debe prestar atención a – la presencia o ausencia del medio acuático y el tipo de ánodo (soluble o no).

Si es necesario para obtener los siguientes productos: metales alcalinos y alcalinotérreos, álcalis, aluminio, berilio, aniones de gases que contienen oxígeno pueden no ser entonces una pregunta acerca de la electrólisis de la solución de electrolito. Sólo fundir, ya que las conexiones necesarias de lo contrario no funcionará. Por eso, en la industria a menudo sintetizar estas sustancias, el uso de ellos sales anhidras secas e hidróxidos.

En general, se funden ecuación electrólisis es bastante simple y estándar. Por ejemplo, si tenemos en cuenta y grabarlo para el yoduro de potasio, la vista será el siguiente:

Ki = K ^{+ +} I ^–

El cátodo (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

El ánodo ^{(A) "+": 2I – –} 2e = I ₂ ⁰

Proceso Resultado: KI = K + I _2.

Del mismo modo, la electrólisis registrará cualquier metal independientemente de su potencial de electrodo.

La electrólisis de la solución acuosa

Cuando se trata de soluciones de electrolitos, el resultado del proceso será muy diferente. Después de todo, el agua se está convirtiendo en un participante activo. También es capaz de disociarse en iones y se descarga desde los electrodos. Por lo tanto, en tales casos importantes de electrodos potenciales iones. Que su valor negativo es más baja, mayor es la probabilidad de oxidación más rápida o reducción.

La electrólisis de la solución acuosa está sujeta a varias normas que deben ser memorizados.

1. Procesos anódicos: descargadas sólo aniones de ácidos de hidrógeno (excepto fluoruro de hidrógeno). Si un ión de oxígeno o ion fluoruro, entonces el agua se oxida para liberar oxígeno.
2. Los procesos catódicos: electrólisis de metales en la serie electroquímica (hasta e inclusive de aluminio) en el cátodo no se pueden restaurar debido a la alta actividad química. Esto hace que el agua para liberar hidrógeno. Metales de aluminio a hidrógeno restaurados simultáneamente con agua para sustancias simples. Aquellos que son de hidrógeno en la serie electroquímica (baja actividad), experimentan fácilmente reducción a sustancias simples.

Si sigue estas reglas, podemos representar cualquier electrólisis y calcular el rendimiento. En el caso de un circuito de ánodo soluble varía y se convierte en mucho más complicado.

sales de electrólisis

Estos procesos se utilizan para la obtención de los metales puros y gases, ya que es tecnológicamente simple y económicamente ventajosa. Además, los productos vienen con un alto grado de pureza, que es importante.

Por ejemplo, extracción electrolítica de cobre puede obtener rápidamente que en forma pura a partir de una solución de cualquier sal. El más comúnmente utilizado de sulfato de cobre o sulfato de cobre (II) – CuSO _4.

Como una masa fundida o solución de la sal se pueden extraer metal puro, que es tan necesaria en prácticamente todos los sectores de Ingeniería Eléctrica y metal.

proceso significado y la aplicación

Electrólisis – un proceso muy importante. En su base se basan son las operaciones técnicas necesarias, tales como:

1. refinado de metales.
2. Electroextracción.
3. Galvanoplastia.
4. Electrosıntesis.
5. La aplicación de recubrimientos anticorrosivos y otros.