Электролиз гэж юу вэ? анод катодын. Физик-химийн үйл явц

Удаан хугацааны турш ард түмэн чөлөөт хэлбэрээр цэвэр бодис нь маш их авахын тулд удирдах юм. Жишээ нь: гэх мэт:

• метал болон дагалдах бүтээгдэхүүнүүд;
• шүлт,
• хлор,
• устөрөгчийн;
• устөрөгчийн хэт исэл,
• органик хлор болон бусад.

Тэд хольц, энэ салахыг, эсвэл огт нийлэгждэг аргагүй байдаг байв үүнээс өндөр агуулга аль хүлээн авч уулзлаа. Харин холболт үйлдвэр, өдөр тутмын амьдралд хэрэглэх нь маш чухал юм. Гэхдээ ийм электролизийн зэрэг үйл явцад илрүүлсэн нь асар их хувь нь ажил шийдвэрлэсэн байна. Өнөөдөр энэ нь зөвхөн синтез, харин ч бусад олон үйл явц хэрэглэгддэг.

электролиз гэж юу вэ? Энэ нь юу хувьд үе шаттайгаар зарим Энэ аргын гол давуу тал нь юу дүгээр курс ойлгохыг хичээдэг, овоолжээ.

электролиз гэж юу вэ?

Энэ асуултанд хариулахын тулд бид эхлээд нэр томъёо, физик, химийн үндсэн зарим ойлголтуудыг ойлгож эрэлхийлэх ёстой.

1. DC - цахилгаан эрчим ямар эх үүсвэрээс гаралтай электроны нь чиглэсэн урсгал.
2. Электролит - бодис, тэдгээрийн шийдэл цахилгаан гүйдэл явуулах чадвартай байдаг.
3. Электродууд - Зарим материал, уялдаа холбоотой, өөрсдөө дамжуулан цахилгаан эрчим хүч өнгөрөх нь хавтан (анод катодын).
4. редокс урвал - үйл явц нь оролцогчдын исэлдэлтийн зэрэг өөрчлөлт байдаг. Өөрөөр хэлбэл, зарим нь ион исэлдүүлэн болон исэлдэлтийн зэрэг үнэ цэнийг, үүнийг бууруулах, зарим нь буурч байхад нэмэгдүүлэх.

Эдгээр ухагдахуунуудын бүх тодруулахад дараа, та электролиз гэж юу вэ гэсэн асуулт хариулах болно. Энэ нь редокс үйл явц, электролитийн уусмал дамжуулан шууд гүйдэл дамжуулах бүрдсэн ба электродын өөр өөр бүтээгдэхүүн гаргах хүчингүй байна.

Хялбар суулгах, electrolyzer гэж нэрлэж болно, хэдхэн бүрэлдэхүүн багтана:

• нь электролит хоёр шил;
• нь одоогийн эх үүсвэр;
• хоёр электрод хоорондоо холбоотой байдаг.

электролиз бат - аж үйлдвэрийн бүтээгдэхүүний олон тооны олж авах боломж олгох, илүү нарийн төвөгтэй автомат загварыг ашигладаг.

электролиз үйл явц нэлээн төвөгтэй юм нь хэд хэдэн онолын хууль тогтоомж, орлогын тулд, журмын дагуу хамаарна. зөв үр дүнг урьдчилан таамаглах, бүх хууль, боломжит аялал сайн сурсан байх ёстой.

үйл явцын онолын суурь

аль электролитийн ноогдоно хамгийн чухал үндсэн canons - Майкл Фарадей хуулиуд - цахилгаан гүйдэл салбарт өөрийн ажил танигдсан алдарт физикч, бүх дагалдах үйл явц.

Эдгээр дүрмүүд хоёр, тус бүр нь электролизийн-д үйл явцын мөн чанарыг тайлбарладаг.

эхний хууль

Эхний Фарадей хууль, үүний томъёо м гэж бичсэн байна = Ki * Δt дараах байдлаар байна.

электрод дээр хаяж Масс бодис, цахилгаан, электролит дамжин ирсэн шууд хамааралтай байна.

томъёо м байгааг харуулж байна - материалын масс, би - одоогийн эрчимтэй, Δt - энэ нь бөгөөд энэ үеэр өнгөрч байгаа цаг. Мөн нэгдлийн электрохимийн адил гэж нэрлэдэг к утга багтаж байгаа юм. Энэ утга нь нийлмэл өөрийнх нь мөн чанараас шалтгаална. K цахилгааны асуудал хариуцсан нэг нэгж өнгөрөх үед электролит дамжуулан электрод дээр гаргасан байна бодисын масстай тоон тэнцүү байна.

электролизийн хоёр дахь дүрэм

үүнээс томъёо Фарадей хоёр дахь хууль, м - = M * Би Δt * / N * F, дараах байдлаар байна. нийлмэл (к) нь электрохимийн адил өөрийн молийн масс шууд пропорциональ болон бодисын тархалтыг урвуу хамааралтай байна.

Дээрх томъёо бүх Юнайтед гарах үр дүн юм. Энэ нь электролизийн хоёр дахь хуулийн мөн чанарыг илэрхийлж байна. M - молийн масс нэгдэл, би - одоогийн эрчим бүх үйл явц нь өнгөрч, Δt - нийт электролиз цаг хугацаа, F - Фарадей-ийн тогтмол, N - үйл явцад оролцож байна электронууд. Тэдний тоо ионы эрхэлсэн тэнцүү, үйл ажиллагаанд оролцсон юм.

М.Фарадей-ын хууль электролиз гэж юу болохыг ойлгоход нь туслахын тулд, мөн жин боломжит гарц тооцох, хүссэн үр урьдчилан таамаглах болон үйл явцын нөлөөлөх явдал юм. Тэд өөрчлөлтийн онолын суурийг эзэлж байна.

анод, түүний төрлийн үзэл баримтлал

электролиз электрод нь маш чухал ач холбогдолтой байдаг. бүхэл бүтэн үйл явц нь өөрсдөө хийсэн бөгөөд тэдний онцлог шинж чанар, шинж чанарыг материалын ихээхэн хамааралтай байдаг. Тиймээс бид тэдэнд тус бүрт дэлгэрэнгүй авч үзье.

Анод - нэмэх эсвэл эерэг электрод. Энэ нь, эрчим хүчний эх үүсвэр "+" туйл хавсаргасан байгаа юм. Иймээс-аас түүнд электролитийн уусмал сөрөг ион, эсвэл анионыг шилжих болно. Тэд исэлдэлт нь өндөр зэрэг олж авах, энд исэлдүүлэн болно.

- анион - исэлдүүлэх нь анод "нэмэх" Тиймийн тул, бид anodic үйл явцыг санаж туслах болно жаахан схемийг зурж болно. Тиймээс электрод хоёр үндсэн төрөл, тухайн бүтээгдэхүүнийг эргэж нь хамаарч байдаг.

1. уусдаггүй, эсвэл идэвхгүй анод. Ийм төрлийн Гэсэн хэдий ч энэ нь хэрэглэж байгаа бөгөөд ууссан биш, электрон болон исэлдэлтийн процессыг шилжүүлэх цорын ганц юм нь электродыг орно. Ийм анод бал, Iridium, цагаан алт, нүүрс гэх мэт хийсэн байна. Эдгээр электрод ашиглан металл цэвэр хий (хүчилтөрөгч, устөрөгч, хлор гэх мэт) үйлдвэрлэсэн байх болно.
2. уусдаг анод. исэлдэлтийн үйл явц тэр ууссан болон электролизийн үр дүнг нөлөөлдөг бол. никель, зэс, кадми, хар тугалга, цагаан тугалга, цайр болон бусад: электрод нь энэ төрлийн барилгын үндсэн материал. Эдгээр анод зэврэлтээс металл, электролиз, хамгаалалтын бүрхүүл нь үйл явцыг electrorefining, гэх мэт хэрэгцээ ашиглах.

эерэг электрод дээр гарсан үйл явцын мөн чанар утга учиртай боломжит хамгийн electronegative ион биелүүлэх явдал багассан байна. Ivot яагаад хийж, устөрөгчийн хүчил ба шүлтийн ионыг, дараа нь ус анионыг энэ нь шийдэл болж байгаа юм бол. Хүчилтөрөгч агуулсан усан электролитийн уусмал анионыг, ерөнхийдөө анод усны хүчилтөрөгч гаргаж, хурдан болгодог учраас чөлөөлөгдсөн байна.

катодын, түүний шинж чанар

катодын - нь сөрөг цэнэгтэй электрод (улмаас Хэрэв үед цахилгаан гүйдэл дээр электроны хуримтлал нь) юм. , Нөхөн сэргээлт хийлгэж байгаа юм, исэлдэлтийн түвшинг бууруулах катион - Энэ нь түүнд яагаад эерэг цэнэгтэй ион хөдөлж байна.

катионы - - сэргэж схем катодын "хасах" санах холбоотой ч бас байдаг. катодын материалын хувьд багтана:

• зэвэрдэггүй ган,
• зэсийн;
• нүүрстөрөгчийн;
• гуулин;
• төмөр;
• хөнгөн цагаан болон бусад.

Энэ электрод цэвэр бодисыг метал болон дагалдах бүтээгдэхүүнүүд сэргээх, тэднийг үйлдвэрийн үйлдвэрлэх гол аргуудын нэг юм ирдэг тухай энэ юм. Энэ нь бас боломжтой катодын нь анод нь электроны шилжүүлэх бөгөөд эхний бол - уусдаг, түүний ионууд нь сөрөг электрод дээр буурсан байна. Энд устөрөгчийн хийн H ₂ катионы сэргээлт _{байдаг.} Тиймээс, катодын - бодисын электролиз ерөнхий бүдүүвчийн хамгийн чухал хэсгүүдийн нэг юм.

хайлдаг нь электролиз

авч үзэж буй химийн үйл явцын үүднээс түүний тэгшитгэл байна. Энэ нь аль нь цаасан дээр бүх хэлхээг төлөөлөх, үр дүнг урьдчилан таамаглах. дэргэд, эсвэл усан орчинд байхгүй ба анод төрөл (уусдаг эсвэл үгүй) - Та анхаарах ёстой хамгийн чухал зүйл.

Хэрэв шаардлагатай бол дараах бүтээгдэхүүн авах: шүлтийн ба газрын шүлтийн металлууд, шүлт, хөнгөн цагаан, берилл, хүчилтөрөгч агуулсан хийг анион дараа нь электролитийн уусмалын электролиз тухай асуулт байж болохгүй. өөрөөр шаардлагатай холболтууд ажиллахгүй байж болно, учир нь, зүгээр л хайлж. яагаад салбарт үргэлж тэдэнд хуурай усгүй давс ба усан исэл ашиглан эдгээр бодисуудыг нэгтгэж байгаа юм.

Ер нь хайлж электролиз тэгшитгэл нь маш энгийн, стандарт юм. Жишээ нь, бид үзэх ба үүнийг бичиж бол калийн иодид, харах нь дараах болно:

ГИ = K ^{+ +} I ^-

катодын (K) "-" K ⁺ K + 1 е = ⁰

анод ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Үйл явц Үр дүн: ГИ = K + I _2.

Үүний нэгэн адил, электролиз үл хамааран электрод боломжтой ямар ч металл бичиж болно.

усан уусмалын электролиз

Энэ уусмалыг электролит ирэхэд, үйл ажиллагааны үр дүн нь огт өөр байх болно. Эцсийн эцэст, ус идэвхтэй оролцогч болж байна. Энэ нь бас ион руу dissociating болон электродын гарсан чадвартай байдаг. Тиймээс ийм тохиолдол чухал нь электрод боломжит ионы. илүү хурдан исэлдэлт, эсвэл бууруулах сөрөг утга нь бага байдаг ч илүү, илүү их магадлал.

усан уусмалын электролиз цээжилсэн байх ёстой хэд хэдэн дүрэм хамаарна.

1. Anodic үйл явц: (фтор устөрөгчийн бусад) чөлөөлөгдсөн устөрөгчийн хүчлийн зөвхөн анион. хүчилтөрөгчийн ион буюу хайлуур жоншны ионы бол дараа нь усны хүчилтөрөгч суллах исэлдсэн болно.
2. cathodic үйл явц: электрохимийн цуврал electrowinning металл (хүртэлх болон хөнгөн цагааны хамааруулсан) катодын дээр улмаас өндөр химийн үйл ажиллагаа сэргээгдэх боломжгүй юм. Энэ нь устөрөгч гаргах ус болгодог. хөнгөн цагаан нь Metals устөрөгч энгийн бодистой усаар нэгэн зэрэг сэргээсэн. электрохимийн цуврал (бага үйл ажиллагаа) -д устөрөгч дараа гэдгийг хүмүүс хялбар энгийн бодис бууруулах ордог.

Хэрэв та эдгээр дүрмийг дагах юм бол, бид ямар ч электролитийн харуулдаг, ургацыг тооцож болно. нь усанд уусдаг анод хэлхээний хувьд харилцан адилгүй байдаг ба илүү төвөгтэй болдог.

электролиз давс

Эдгээр үйл явц, цэвэр металл, хий гаргаж авах ашиглаж байна энэ нь технологийн хувьд энгийн, эдийн засгийн хувьд ашигтай байдаг тул. Үүнээс гадна, бүтээгдэхүүн чухал юм цэвэршилттэй өндөр зэрэгтэй хамт ирдэг.

Жишээ нь, зэс electrowinning түргэн цэвэр хэлбэрээр ямар ч давс нь уусмалаас авч болно. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг зэс сульфат , эсвэл зэсийн сульфат (II) - CuSO _4.

нь хайлмал, эсвэл давсны уусмал цэвэр металл, Цахилгаан, металл инженерийн бараг бүх салбарт маш чухал юм задалж болно юм.

Утга учир, програм үйл явц

Электролиз - нь маш чухал үйл явц. түүний үндсэн дээр тулгуурласан байдаг гэх мэт шаардлагатай техникийн үйл ажиллагаа, байна:

1. металл боловсруулах.
2. Electroextraction.
3. Электролиз.
4. Electrosynthesis.
5. эсрэг зэврэлтийг бүрээс болон бусад програм юм.