Законы электролиза Фарадея

Elektroliz - ( elektr va yunoncha liziz - parchalanish, erish, parchalanish) elektrolit ichidan elektr toki o'tganda unga botirilgan elektrodlarda elektrokimyoviy oksidlanish jarayonlari to'plami.
Elektroliz turli moddalarni - oddiy (tor ma'noda elektroliz) va murakkab (elektrosintez) laboratoriya va sanoat ishlab chiqarishning elektrokimyoviy usuli asosida yotadi.
Elektrolizni o'rganish va qo'llash 18-asr oxiri - 19-asr boshlarida, elektrokimyoning shakllanishi davrida boshlangan. Elektrolizdan sanoatda foydalanish 70-yillarda paydo bo'lganidan keyin mumkin bo'ldi. XIX asr kuchli DC generatorlari.
Elektrolizning o'ziga xos xususiyati oksidlanish va qaytarilish jarayonlarini fazoviy ajratishdir: elektrokimyoviy oksidlanish anodda, qaytarilish katodda sodir bo'ladi. Elektroliz maxsus qurilmalarda - elektrolizatorlarda amalga oshiriladi.
Elektroliz ta'minlangan to'g'ridan-to'g'ri oqim energiyasi va elektrodlardagi kimyoviy transformatsiyalar paytida chiqarilgan energiya tufayli sodir bo'ladi. Elektroliz jarayonida energiya maqsadli mahsulotlarni hosil qilish jarayonida tizimning Gibbs energiyasini oshirishga sarflanadi va elektrolizatorda va elektr zanjirining boshqa qismlarida qarshilikni engishda qisman issiqlik shaklida tarqaladi.
Katodda elektroliz natijasida ionlar yoki elektrolitlar molekulalari yangi mahsulotlar hosil qilish uchun kamayadi. Kationlar elektronlarni qabul qilib, pastroq oksidlanish darajasidagi ionlarga yoki atomlarga aylanadi, masalan, temir ionlarining qaytarilishi (F ³ + e ^- → Fe ²⁺ ), misning elektrodepozitsiyasi (Cu ²⁺ + 2 e ^- → Cu) ). Neytral molekulalar katoddagi o'zgarishlarda bevosita ishtirok etishi yoki katod jarayonining oraliq mahsulotlari bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Anodda elektroliz natijasida elektrolitda joylashgan yoki anod materialiga tegishli bo'lgan ionlar yoki molekulalarning oksidlanishi sodir bo'ladi (anod eriydi yoki oksidlanadi).
Masalan: kislorod (4OH ^- → 4 e ^- + 2H ₂ O + O ₂ ) va xlor (2C1 ^- → 2 e ^- + Cl ₂ ) ajralib chiqishi, xromat hosil bo'lishi (Cr ³⁺ + 3OH ^- + H ₂ O → CrO ₄ ^{2 -} + 5H ⁺ + 3 e ^- ), misning erishi ( Cu → Cu ²⁺ + 2 ^e- ), alyuminiyning oksidlanishi (2Al + 3H ₂ O → Al ₂ O ₃ +6H ⁺ + 6 e ^- ) .
Muayyan moddani (atom, molekulyar yoki ion holatida) hosil qilishning elektrokimyoviy reaktsiyasi kimyoviy reaksiya tenglamasiga muvofiq bir yoki bir nechta zaryadni elektroddan elektrolitga (yoki aksincha) o'tkazish bilan bog'liq. Ikkinchi holda, bunday jarayon, qoida tariqasida, elementar bir elektronli reaktsiyalar ketma-ketligi shaklida, ya'ni bosqichma-bosqich , elektrodda oraliq ionlar yoki radikal zarrachalar hosil bo'lishi bilan amalga oshiriladi. uning ustida adsorbsiyalangan holatda qoladi.
Elektrod reaktsiyalarining tezligi elektrolitning tarkibi va konsentratsiyasiga, elektrod materialiga, elektrod potensialiga, haroratga va boshqa bir qator omillarga bog'liq. Har bir elektrod reaktsiyasining tezligi vaqt birligida elektrod yuzasi birligi orqali elektr zaryadlarining o'tish tezligi bilan belgilanadi; Shunday qilib, tezlik o'lchovi joriy zichlikdir.
Elektroliz jarayonida hosil bo'ladigan mahsulotlar miqdori Faraday qonunlari bilan belgilanadi. Agar elektrodlarning har birida bir vaqtning o'zida bir nechta elektrokimyoviy reaktsiyalar natijasida bir nechta mahsulot hosil bo'lsa, ulardan birining mahsuloti hosil bo'lishiga ketadigan tokning nisbati (%) bu mahsulotning joriy unumi deb ataladi.
Maqsadli mahsulotlarni olishning kimyoviy usullaridan elektrolizning afzalliklari reaktsiyalarning tezligi va tanlangan yo'nalishini nisbatan sodda (oqimni sozlash orqali) boshqarish qobiliyatidadir. Elektroliz sharoitlarini nazorat qilish oson, buning natijasida oksidlanish yoki qaytarilishning "eng yumshoq" va eng "qattiq" sharoitlarida jarayonlarni amalga oshirish, fan va texnologiyada qo'llaniladigan eng kuchli oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarni olish mumkin. .
Elektroliz alyuminiy, xlor va kaustik sodani sanoat ishlab chiqarishning asosiy usuli, ftor, gidroksidi va ishqoriy tuproq metallarini olishning eng muhim usuli va metallarni tozalashning samarali usuli hisoblanadi. Suvni elektroliz qilish natijasida vodorod va kislorod hosil bo'ladi. Elektrokimyoviy usul turli sinflarning organik birikmalarini va ko'plab oksidlovchi moddalarni (persulfatlar, permanganatlar, perxloratlar, perftororganik birikmalar va boshqalar) sintez qilish uchun ishlatiladi. Yuzaki ishlov berish uchun elektrolizdan foydalanish elektrokaplamaning katodik jarayonlarini (mashinasozlik, asbobsozlik, aviatsiya, elektrotexnika va elektron sanoatda) va anodik jarayonlarni o'z ichiga oladi, silliqlash, o'lchash, o'lchovli anodik-mexanik ishlov berish, metall buyumlarni oksidlash (anodlash). . Boshqariladigan sharoitlarda elektroliz yordamida metall konstruktsiyalar va konstruktsiyalar korroziyadan (anodik va katodik himoya) himoyalangan.
3 Faraday qonunlari
Elektr toki metall o'tkazgichlardan o'tganda , metallning tarkibi o'zgarmaydi. Elektr tokining tashuvchisi tashqi elektron qobig'ining "erkin" elektronlaridir. Elektrolitlarda erkin elektronlar yo'q va elektr toki ionlar tomonidan tashiladi. Metall eritma interfeysida elektron o'tkazuvchanlik ion o'tkazuvchanligiga o'zgaradi. O'tkazuvchanlikning bunday o'zgarishi elektrodlarda sodir bo'ladigan elektrokimyoviy reaktsiyalar orqali amalga oshiriladi. Katodda elektronlar qaytarilishi mumkin bo'lgan eritma zarrachalariga o'tkaziladi. Anodda bir xil miqdordagi elektronlar eritma tarkibidagi zarrachalarning oksidlanishida yoki anod moddasining kationlar shaklida eritmaga o'tishida chiqariladi.
Adabiyotlar ro'yxati
http://elementy.ru/ saytidan materiallar ishlatilgan