Електроліз
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Електроліз

Електроліз (від електро... і греч.(грецький) lysis — розкладання, розчинення, розпад), сукупність процесів електрохімічного окислення-відновлення на занурених в електроліт електродах при проходженні через нього електричного струму. Е. лежить в основі електрохімічного методу лабораторного і промислового здобуття різних речовин — як простих (Е. у вузькому сенсі слова), так і складних ( електросинтез ) .

загрузка...

  Вивчення і вживання Е. почалося в кінці 18 — початку 19 вв.(століття), в період становлення електрохімії . Для розробки теоретичних основ Е. велике значення мало встановлення М. Фарадєєм в 1833—34 точних співвідношень між кількістю електрики, прошедшего при Е., і кількістю речовини, що виділилася на електродах (див. Фарадея закони ) . Промислове вживання Е. стало можливим після появи в 70-х рр. 19 ст потужних генераторів постійного струму.

  Особливість Е. — просторове розділення процесів окислення і відновлення: електрохімічне окислення відбувається на аноді, відновлення — на катоді. Е. здійснюється в спеціальних апаратах — електролізерах .

  Е. відбувається за рахунок енергії постійного струму і енергії, що підводиться, виділяється при хімічних перетвореннях на електродах. Енергія при Е. витрачається на підвищення гиббсової енергії системи в процесі утворення цільових продуктів і частково розсівається у вигляді теплоти при подоланні опорів в електролізері і в інших ділянках електричного ланцюга.

  На катоді в результаті Е. відбувається відновлення іонів або молекул електроліту з утворенням нових продуктів. Катіони приймають електрони і перетворюються на іони нижчої міри окислення або в атоми, наприклад при відновленні іонів заліза (F 3+ e - ® Fe 2+ ), електроосадженні міді (Cu 2+ + 2 e- ® Cu). Нейтральні молекули можуть брати участь в перетвореннях на катоді безпосередньо або реагувати з проміжними продуктами катодного процесу. На аноді в результаті Е. відбувається окислення іонів або молекул що знаходяться в електроліті або належать матеріалу анода (анод розчиняється або окислюється), наприклад: виділення кисню (4oh - ® 4 e - + 2h 2 O + O 2 ) і хлору (2c1 - ®2 e - + Cl 2 ), утворення хромату (Cr 3+ + 3oh - + H 2 O ® Cro 4 2- + 5h + + 3 e - ), розчинення мідь (Cu ® Cu 2+ + 2 e- ), оксидування алюмінію (2al + 3h 2 O ® Al 2 O 3 +6Н + + 6 e - ). Електрохімічна реакція здобуття тієї або іншої речовини (у атомарному, молекулярному або іонному стані) пов'язана з перенесенням від електроду в електроліт (або назад) одного або декількох зарядів відповідно до рівняння хімічної реакції. У останньому випадку такий процес здійснюється, як правило, у вигляді послідовності елементарних одноелектронних реакцій, тобто постадійно, з утворенням проміжних іонів або радикальних часток на електроді, що часто залишаються на нім в адсорбованому стані.

  Швидкості електродних реакцій залежать від складу і концентрації електроліту, від матеріалу електроду, електродного потенціалу, температури і ряду інших чинників. Швидкість кожної електродної реакції визначається швидкістю перенесення електричних зарядів через одиницю поверхні електроду в одиницю часу; мірою швидкості, отже, служить щільність струму.

  Кількість тих, що утворюються при Е. продуктів визначається законами Фарадея. Якщо на кожному з електродів одночасно утворюється ряд продуктів в результаті декількох електрохімічних реакцій, доля струму (у %), що йде на утворення продукту однієї з них, називається виходом даного продукту по струму.

  Переваги Е. перед хімічним методами здобуття цільових продуктів полягають в можливості порівняно просто (регулюючи струм) управляти швидкістю і селективною спрямованістю реакцій. Умови Е. легко контролювати, завдяки чому можна здійснювати процеси як в «найм'якших», так і в найбільш «тяжких» умовах окислення або відновлення, отримувати сильні окислювачі і відновники, використовувані в науці і техніці. Е. — основний метод промислового виробництва алюмінію, хлору і їдкого натра, найважливіший спосіб здобуття фтору, лужних і лужноземельних металів, ефективний метод рафінування металів. Шляхом Е. води виробляють водень і кисень. Електрохімічний метод використовується для синтезу органічних сполук різних класів і багатьох окислювачів (персульфатов, перманганатов, перхлоратов, перфторорганічеських з'єднань і ін.). Вживання Е. для обробки поверхонь включає як катодні процеси гальванотехніки (у машинобудуванні, приладобудуванні, авіаційній, електротехнічній, електронній промисловості), так і анодні процеси поліровки, труять, розмірною анодно-механічної обробки, оксидування ( анодування ) металевих виробів (див. також Еоектрофізичні і електрохімічні методи обробки ) . Шляхом Е. у контрольованих умовах здійснюють захист від корозії металевих споруд і конструкцій (анодний і катодний захист).

  Літ. див.(дивися) при ст. Електрохімія .

  Е. Ст Касаткин.