Qu'est-ce que l'électrolyse? L'anode et la cathode. processus physico-chimique

Pour longtemps, les gens ne sont pas parvenus à obtenir beaucoup de substances pures sous forme libre. Comme par exemple:

• des métaux;
• alcalis;
• chloro;
• un atome d'hydrogène;
• peroxyde d'hydrogène;
• chlore organique et d'autres.

Ils ont reçu soit une teneur élevée en impuretés, dont il était impossible de se débarrasser, ou non synthétisé du tout. Mais la connexion est très important pour une utilisation dans l'industrie et la vie quotidienne. Mais avec la découverte d'un procédé tel que l'électrolyse, une tâche de proportions énormes a été résolu. Aujourd'hui, il est utilisé non seulement pour la synthèse, mais aussi pour de nombreux autres processus.

Qu'est-ce que l'électrolyse? Comme il arrive, quelques-unes des étapes entasse, quel est le principal avantage de cette méthode, essayer de comprendre le cours de l'article.

Qu'est-ce que l'électrolyse?

Pour répondre à cette question, il faut d'abord chercher à comprendre la terminologie et des concepts physiques et chimiques de base.

1. DC – un courant dirigé d'électrons provenant de toute source d'électricité.
2. Electrolyte – substance, solution qui est capable de conduire un courant électrique.
3. Electrodes – Plaque de certains matériaux, reliées entre elles, qui passent l' électricité à travers eux – mêmes (anode et cathode).
4. La réaction d'oxydo-réduction – un procédé dans lequel il y a un changement dans le degré d'oxydation des participants. À savoir, des ions oxydent et augmentent la valeur du degré d'oxydation, tandis que d'autres sont réduits, l'abaisser.

Après avoir clarifié tous ces termes, vous pouvez répondre à la question de ce qui est l'électrolyse. Ce processus d'oxydo-réduction, comprenant le passage d'un courant continu à travers la solution d'électrolyte et se termine par la libération de différents produits au niveau des électrodes.

Installation facile, qui peut être appelé électrolyseur, implique seulement quelques éléments:

• deux verres avec un électrolyte;
• une source de courant;
• deux électrodes sont reliées entre elles.

L'industrie utilise une conception automatisée beaucoup plus complexe, ce qui permet d'obtenir un grand nombre de produits – bains d'électrolyse.

procédé d'électrolyse est assez complexe, est soumise à plusieurs lois théoriques et se déroule selon l'ordre et des règles. Pour prédire correctement les résultats, toutes les lois et passage possible à tirer bien.

Les fondements théoriques du processus

Les plus importants canons fondamentaux sur lesquels repose l'électrolyse – les lois de Michael Faraday – le physicien célèbre, connu pour son travail dans le domaine du courant électrique et tous les processus d'accompagnement.

Toutes ces règles deux, dont chacun décrit l'essence des processus dans l'électrolyse.

La première loi

La première loi de Faraday, dont la formule est écrite comme m = kI * At, est la suivante.

substance de masse déchargée à l'électrode est directement proportionnelle à l'électricité, qui est passé à travers l'électrolyte.

La formule montre que la m – est la masse de la matière, I – l'intensité du courant, At – temps pendant lequel il est transmis. On y trouve aussi la valeur de k, que l'on appelle l'équivalent électrochimique du composé. Cette valeur dépend de la nature du composé lui-même. K est numériquement égale à la masse de la substance qui est libérée à l'électrode à travers l'électrolyte lors du passage d'une unité de charge électrique.

La deuxième règle de l'électrolyse

La seconde loi de Faraday, dont la formule – m = M * I * At / n * F, est le suivant. Un équivalent électrochimique du composé (k) est directement proportionnelle à sa masse molaire, et inversement proportionnelle à la valence de la substance.

La formule ci-dessus est le résultat du retrait de tous les États. Il capture l'essence de la deuxième loi de l'électrolyse. des composés de masse molaire, I – – M intensité du courant transmis à l'ensemble du processus, At – durée de l'électrolyse totale, F – Faraday de constantes, n – électrons qui sont impliqués dans le processus. Leur nombre est égal à la charge de l'ion, a pris part au processus.

Les lois de Faraday pour aider à comprendre ce qui est l'électrolyse, et de calculer le rendement potentiel en poids, le résultat souhaité est de prédire et d'influencer le cours du processus. Ils constituent la base théorique des transformations.

Le concept de l'anode et de ses types

Très importants sont dans les électrodes d'électrolyse. L'ensemble du processus dépend de la matière dont ils sont faits, leur spécificité et les propriétés. Par conséquent, nous considérons plus en détail chacun d'eux.

Anode – plus ou électrode positive. Autrement dit, celui qui est attaché au pôle « + » de la source d'alimentation. En conséquence, à partir de cela la solution d'électrolyte se déplacer des ions négatifs ou des anions. Ils oxydent ici, obtenir un degré d'oxydation supérieur.

Par conséquent, nous pouvons tirer un petit diagramme qui aider à se rappeler les processus anodiques: une anode « plus » – anions – oxydation. Ainsi, il existe deux types de base de l'électrode, en fonction de qui tourneront un produit particulier.

1. L'anode insoluble ou inerte. Ce type comprend une électrode qui sert uniquement à transférer des électrons et des procédés d'oxydation, mais il n'a pas été consommé et non dissous. Ces anodes sont fabriqués à partir de graphite, de l'iridium, le platine, le carbone et ainsi de suite. L'utilisation de ces électrodes, les métaux peuvent être produits dans des gaz purs (oxygène, hydrogène, chlore, etc.).
2. L'anode soluble. Lorsque les processus oxydatifs dissous et il affecte le résultat de l'électrolyse. Les matériaux de base de la construction de ce type d'électrode: le nickel, le cuivre, le cadmium, le plomb, l'étain, le zinc et autres. L'utilisation de ces anodes ont besoin pour électroraffinage processus de métaux, la galvanoplastie, revêtement de protection contre la corrosion, et ainsi de suite.

L'essence des processus qui se produisent à l'électrode positive est réduite à ions pour décharger de manière significative plus électronégatifs potentiel. Ivot pourquoi faire anions acides de l'hydrogène et des ions hydroxyde, et puis l'eau, si elle est une solution. des anions contenant de l'oxygène dans une solution d'électrolyte aqueuse, généralement à l'anode n'a pas été déchargée, puisque l'eau rend plus rapide, libérant de l'oxygène.

La cathode et ses caractéristiques

La cathode – est une électrode chargée négativement (en raison de l'accumulation d'électrons sur elle quand un courant électrique). Voilà pourquoi pour le déplacement des ions chargés positivement – cations qui sont en phase de réhabilitation, à savoir, réduire le degré d'oxydation.

Il est également pertinent de se rappeler la cathode système « moins » – cation – récupération. En tant que matériau pour la cathode comprend:

• acier inoxydable;
• cuivre;
• carbone;
• laiton;
• fer;
• aluminium et autres.

Il se trouve sur cette électrode agit de récupération des métaux de substances pures, qui est l'une des principales méthodes pour leur production industrielle. Il est également possible le transfert d'électrons de l'anode vers la cathode, et si le premier – soluble, ses ions sont réduits sur l'électrode négative. Ici , il y a une restauration de cations à gaz hydrogène H _2. Par conséquent, la cathode – est l'une des parties les plus importantes dans le régime général de l'électrolyse de substances.

électrolyse de bains fondus

Du point de vue du processus chimique à l'étude a son équation. Avec elle permet de représenter tout le circuit sur papier et de prédire les résultats. La chose la plus importante que vous devez faire attention à – la présence ou l'absence du milieu aquatique et le type de l'anode (soluble ou non).

Si nécessaire, pour obtenir les produits suivants: les métaux alcalins et alcalino-terreux, les alcalins, l'aluminium, le béryllium, les anions de gaz contenant de l'oxygène ne peut pas alors être une question à propos de l'électrolyse de la solution d'électrolyte. Il suffit de faire fondre, parce que sinon les connexions nécessaires ne fonctionneront pas. Voilà pourquoi dans l'industrie souvent la synthèse de ces substances, en les utilisant des sels anhydres secs et hydroxydes.

D'une manière générale, faire fondre l'équation d'électrolyse est tout à fait simple et standard. Par exemple, si l' on considère et l' enregistrer pour l' iodure de potassium, la vue sera le suivant:

KI = K ^{+ +} I ^–

La cathode (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

L'anode ^{(A) "+": 2I – –} 2e = I ₂ ⁰

Résultat du processus: KI = K + I _2.

De même, l'électrolyse enregistrera tout métal indépendamment de son potentiel d'électrode.

L'électrolyse de la solution aqueuse

En ce qui concerne l'électrolyte des solutions, le résultat du processus sera tout à fait différent. Après tout, l'eau devient un participant actif. Il est également capable de se dissocier en ions et déchargé à partir des électrodes. Par conséquent, dans de tels cas importants potentiels électrode ions. À sa valeur négative est plus faible, plus la probabilité d'une oxydation ou une réduction plus rapide.

Électrolyse de la solution aqueuse est soumise à plusieurs règles qui doivent être mémorisés.

1. Procédés: anodiques déchargés seulement des anions d'acides d'hydrogène (à l'exception du fluorure d'hydrogène). Si un ion d'oxygène ou un ion fluorure, puis de l'eau sera oxydé pour libérer l'oxygène.
2. Les procédés cathodiques: électrolytique de métaux dans la série électrochimique (jusqu'à et y compris de l'aluminium) sur la cathode ne peut pas être restaurée en raison de la forte activité chimique. Cela rend l'eau pour libérer de l'hydrogène. Les métaux de l'aluminium à l'hydrogène restaurés simultanément avec de l'eau à des substances simples. Ceux qui sont après l'hydrogène dans la série électrochimique (faible activité), subissent facilement une réduction de substances simples.

Si vous suivez ces règles, nous pouvons représenter une électrolyse et calculer le rendement. Dans le cas d'un circuit d'anode soluble varie et devient beaucoup plus compliqué.

sels d'électrolyse

Ces procédés sont utilisés pour obtenir des métaux purs et des gaz, car il est technologiquement simple et économiquement avantageuse. En outre, les produits sont livrés avec un haut degré de pureté, ce qui est important.

Par exemple, du cuivre électrolytique peut rapidement obtenir sous forme pure à partir d'une solution de sel. Le plus couramment utilisé du sulfate de cuivre ou de sulfate de cuivre (II) – CuSO _4.

En tant que masse fondue ou d'une solution du sel peut être extrait métal pur, qui est si nécessaire dans tous les secteurs de génie électrique et de métal.

Procédé de signification et de l'application

Electrolyse – un processus très important. A sa base sont basées sont les opérations techniques nécessaires, telles que:

1. l'affinage des métaux.
2. Électroextraction.
3. Galvanoplastie.
4. Électrosynthèse.
5. L'application de revêtements anti-corrosion et d'autres.