Electrolysis ni nini? anode na cathode. mchakato physico-kemikali

Kwa muda mrefu watu hakufanikiwa kupata mengi ya vitu safi katika hali ya bure. Kama vile kwa mfano:

• madini;
• alkali,
• kloro,
• hidrojeni,
• peroksidi hidrojeni,
• hai klorini na wengine.

Walipata ama cha juu ya uchafu, ambayo ilikuwa vigumu kujikwamua, au synthesized kabisa. Lakini uhusiano ni muhimu sana kwa ajili ya matumizi katika viwanda na maisha ya kila siku. Lakini kutokana na ugunduzi wa mchakato kama vile electrolysis, jukumu la idadi kubwa kutatuliwa. Leo ni kutumika si tu kwa ajili ya awali, lakini pia kwa taratibu nyingine nyingi.

electrolysis ni nini? Kama ikitokea, baadhi ya hatua lundika, nini Faida kuu ya njia hii, jaribu kuelewa hali ya makala.

electrolysis ni nini?

Ili kujibu swali hili, ni lazima tuchunguze ili kuelewa maneno na baadhi ya msingi ya dhana ya kimwili na kemikali.

1. DC - iliyoongozwa mkondo wa elektroni inayotoka chanzo chochote cha umeme.
2. Electrolyte - dutu, ufumbuzi wa ambayo ina uwezo wa kufanya sasa ya umeme.
3. Electrodes - sahani ya vifaa vya fulani, iliyounganishwa, ambayo kupita umeme kwa njia ya wenyewe (anode na cathode).
4. redox majibu - mchakato ambapo kuna mabadiliko katika kiasi cha oxidation ya washiriki. Hiyo ni, baadhi ioni oxidize na kuongeza thamani ya kiasi cha oxidation, wakati wengine ni kupungua, kupungua yake.

Baada wazi yote ya masharti haya, unaweza kujibu swali la nini electrolysis. Mchakato huu redoksi, inahusu kupita sasa moja kwa moja kwa njia ya ufumbuzi electrolyte na ukisimamishwa na kutolewa kwa bidhaa tofauti katika electrodes.

Easy ufungaji, ambayo inaweza kuitwa electrolyzer, huhusisha vipengele chache tu:

• glasi mbili na electrolyte,
• chanzo sasa;
• electrodes mbili yanahusiana.

sekta inatumia kiasi ngumu zaidi automatiska kubuni, kuruhusu kupata idadi kubwa ya bidhaa - electrolysis bathi.

electrolysis mchakato ni haki tata, ni chini ya sheria kadhaa ya kinadharia na mapato kwa mujibu wa utaratibu na sheria. Kwa usahihi kutabiri matokeo, sheria zote na kifungu inawezekana kujifunza pia.

nadharia ya msingi ya mchakato

canons muhimu ya msingi ambayo anakaa electrolysis - sheria za Michael Faraday - mwanafizikia maarufu, inayojulikana kwa kazi yake katika uwanja wa sasa umeme na michakato yote kuandamana.

All sheria hizo mbili, kila moja ya ambayo inaeleza asili ya michakato katika electrolysis.

sheria ya kwanza

kwanza sheria ya Faraday, formula ambayo imeandikwa kama m = ki * Δt, ni kama ifuatavyo.

Misa Dutu kuruhusiwa kwa electrode ni moja kwa moja sawia na umeme, ambayo ina kupita kwa njia ya electrolyte.

formula inaonyesha kuwa m - ni wingi wa vifaa, I - sasa kiwango, Δt - wakati wakati ambao ni kupita. Pia ni thamani ya k, iitwayo electrochemical sawa na kiwanja. Thamani hii inategemea na aina ya kiwanja yenyewe. K ni numerically sawa na wingi wa dutu kwamba ni iliyotolewa katika electrode njia electrolyte wakati kupita moja kitengo cha malipo ya umeme.

utawala wa pili wa electrolysis

sheria ya pili ya Faraday, formula ambayo - m = M `Mimi Δt / n * F, ni kama ifuatavyo. sawa electrochemical ya kiwanja (k) ni moja kwa moja sawia na wingi wake gego, na inversely sawia na Valence za vileo.

formula hapo juu ni matokeo ya kujitoa kabisa United. Ni Ukamataji kiini cha sheria ya pili ya electrolysis. M - gego habari misombo, I - kiwango sasa kupita kwa ajili ya mchakato mzima, Δt - jumla electrolysis wakati, F - Faraday mara kwa mara, n - elektroni kuwa ni kushiriki katika mchakato. idadi yao ni sawa na malipo ya ion, alishiriki katika mchakato.

sheria Faraday ili kusaidia kuelewa ni nini electrolysis, na kufanya mahesabu ya mavuno uwezo kwa uzito, matokeo ya taka ni kutabiri na ushawishi wa kozi ya mchakato. Wao ni msingi wa nadharia ya mageuzi.

dhana ya anode na aina yake

muhimu sana katika electrodes electrolysis. mchakato mzima unategemea nyenzo ambayo wao ni alifanya, asili yao maalum na mali. Kwa hiyo, tunaona kwa undani zaidi kila mmoja wao.

Anode - pamoja au electrode chanya. Hiyo ni, moja ambayo ni masharti ya "+" pole ya nishati. Kwa hiyo, kwa hiyo kutoka ufumbuzi electrolyte utakwenda ioni hasi au anions. Wao oxidize hapa, kupata shahada ya juu ya oxidation.

Kwa hiyo, tunaweza kuchora mchoro kidogo ambayo itasaidia kumbuka taratibu anodic: anode "plus" - anions - oxidation. Hivyo kuna aina mbili ya msingi ya electrode, kulingana na ambayo kurejea bidhaa fulani.

1. hakuna au kifyonzi anode. Aina hizo ni pamoja na electrode ambayo hutumika tu kuhamisha elektroni na taratibu oxidation, hata hivyo si zinazotumiwa na si kuvunjwa. anodes hizo hutengenezwa kutokana grafiti, Iridium, platinum, dioksidi na kadhalika. Kwa kutumia electrodes hizi, vyuma inaweza zinazozalishwa katika gesi safi (oksijeni, hidrojeni, klorini na kadhalika).
2. mumunyifu anode. Wakati taratibu uoksidishaji alifutilia na kuathiri matokeo ya electrolysis. vifaa vya msingi ya ujenzi kwa ajili ya aina hii ya electrode: nikeli, shaba, cadmium, risasi, na bati, zinki na wengine. Kwa kutumia anodes hizi haja ya electrorefining michakato ya madini, electroplating, mipako ya kinga dhidi ya kutu, na kadhalika.

kiini cha mchakato wa kutokea katika electrode chanya ni kupunguzwa kwa kutekeleza ioni ya electronegative kikamilifu uwezo. Ivot nini anions asidi hidrojeni na ion hidroksidi, na kisha maji, ikiwa ni ufumbuzi. Oxygen zenye anions katika maji electrolyte ufumbuzi, kwa ujumla katika anode si kuruhusiwa, tangu maji inafanya haraka, ikitoa oksijeni.

cathode na sifa zake

cathode - ni electrode chaji hasi (kutokana na mkusanyiko wa elektroni juu yake pale mkondo wa umeme). Hii ndiyo sababu na yeye kuhamia ioni chaji chanya - cations kwamba ni kufanyiwa ukarabati, ambayo ni, kupunguza kiasi cha oxidation.

Pia kuna muhimu kukumbuka mpango cathode "minus" - kataioni - kupona. Kama vifaa kwa ajili cathode ni pamoja na:

• chuma cha pua;
• shaba;
• carbon,
• shaba;
• chuma;
• alumini na wengine.

Ni juu ya electrode hii suala la madini ahueni ya dutu safi, ambayo ni moja ya njia kuu ya kuzalisha yao viwandani. Pia inawezekana ni uhamisho wa elektroni kutoka anode cathode, na kama kwanza - mumunyifu, ions yake ni kupunguzwa kwa electrode hasi. Hapa kuna marejesho ya cations kwa hidrojeni gesi H _2. Kwa hiyo, cathode - ni moja ya sehemu muhimu katika mpango wa jumla wa electrolysis ya vitu.

electrolysis ya melts

Kutokana na mtizamo wa mchakato kemikali ipo ina equation wake. Pamoja na uwezekano wa kuwakilisha mzunguko mzima kwenye karatasi na kutabiri matokeo. jambo muhimu sana unapaswa makini na - kuwepo au kutokuwepo kwa mazingira ya maji na aina ya anode (mumunyifu au la).

Kama ni muhimu ili kupata bidhaa zifuatazo: alkali na alkali dunia vyuma, alkali, alumini, berili, anions wa gesi ya oksijeni zenye hawezi kisha kuwa swali kuhusu electrolysis ya ufumbuzi electrolyte. Tu kuyeyusha, kwa sababu vinginevyo required uhusiano haitafanya kazi. Hii ndiyo sababu katika sekta nyingi kuunganisha vitu hivi, kuzitumia kavu isiyo na maji chumvi na hidroksidi.

Kwa ujumla, kuyeyusha electrolysis equation ni rahisi na ya kiwango. Kwa mfano, kama tunaona na rekodi yake ya iodidi potasiamu, mtazamo itakuwa zifuatazo:

KI = K ^{+ +} I ^-

cathode (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

anode ^{(A) "+": 2i - -} 2e = I ₂ ⁰

Mchakato Matokeo: KI = K + I _2.

Vile vile, electrolysis itarekodi chuma yoyote bila kujali electrode uwezo wake.

Electrolysis ya mmumunyo wa maji

Linapokuja suala la electrolyte ufumbuzi, matokeo ya mchakato wa kuwa na tofauti kabisa. Baada ya yote, maji ni kuwa mshiriki hai. Pia ni uwezo wa kuitenganisha katika ions na kuruhusiwa kutoka electrodes. Kwa hiyo, katika hali kama hiyo muhimu electrode uwezo ions. Ya thamani yake hasi ni chini, zaidi uwezekano wa oxidation ya haraka zaidi au kupunguza.

Electrolysis ya mmumunyo wa maji ni chini ya sheria kadhaa ambayo ni lazima kujikumbusha.

1. Anodic Taratibu: kuruhusiwa tu anions asidi hidrojeni (isipokuwa floridi hidrojeni). Kama ion oksijeni au ion floridi, basi maji itakuwa iliyooksidishwa kutolewa oksijeni.
2. taratibu cathodic: electrowinning vyuma katika mfululizo electrochemical (hadi na umoja ya alumini) juu cathode haiwezi kurejeshwa kutokana na shughuli nyingi kemikali. Hii inafanya maji kutolewa hidrojeni. Vyuma na alumini na hidrojeni kurejeshwa wakati huo huo kwa maji na dutu rahisi. Wale walio baada ya hidrojeni katika mfululizo electrochemical (Asili shughuli), kwa urahisi kupitia kupunguza na dutu rahisi.

Kama kufuata kanuni hizi, tunaweza kuonyesha electrolysis yoyote na mahesabu mavuno. Kwa upande wa anode mzunguko mumunyifu inatofautiana na kuwa ngumu zaidi.

chumvi electrolysis

taratibu hizi hutumika kwa ajili ya kupata madini safi na gesi, kwa vile ni teknolojia rahisi na kiuchumi faida. Aidha, bidhaa kuja na kiwango cha juu cha usafi, ambayo ni muhimu.

Kwa mfano, electrowinning ya shaba unaweza kwa haraka kupata hiyo katika halisi kutoka ufumbuzi wa chumvi yoyote. inayotumika mrututu au mrututu (II) - CuSO _4.

Kama melt au mchanganyiko wa chumvi yaweza kutolewa chuma safi, ambayo ni muhimu sana katika karibu sekta zote za umeme na chuma uhandisi.

Maana na matumizi ya mchakato

Electrolysis - mchakato muhimu sana. Katika msingi wake ni msingi ni muhimu kiufundi shughuli, kama vile:

1. chuma kusafisha.
2. Electroextraction.
3. Electroplating.
4. Electrosynthesis.
5. maombi ya mipako ya kupambana na kutu na wengine.