Головна

ВСТУП | Класифікація | Властивості і галузі застосування | Глава 2. ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ | закони термодинаміки | розчини | металургійні плавки | Промислові способи випалу і плавки | гідрометалургійні процеси | вилуговування |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати

електроліз

  1. VI. Приклади ВИКОНАННЯ ЗАВДАНЬ по розділу ЕЛЕКТРОЛІЗ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ ЕЛЕКТРОЛІТІВ
  2. Анодное пристрій електролізера
  3. Вода, плазмовий електроліз, електричний розряд, полум'яне освіту, синтез елементів, поліметалічний порошок.
  4. Гальванічні елементи, електроліз
  5. Глінозёмди електроліздеу
  6. Закони Фарадея. Кількісні розрахунки при електролізі.
  7. закони електролізу

електролізом взагалі називається процес хімічного перетворення, що відбувається в результаті дії електричного струму. Цей процес протилежний протікає в гальванічних елементах, так як він вимагає витрати електричної енергії. При електролізі через електроліт зазвичай пропускається постійний струм і в результаті на негативному електроді (катоді) розряджаються катіони (позитивно заряджені іони), а на позитивному (аноді) - аніони (негативно заряджені іони). На катоді завжди відбуваються процеси відновлення, а на аноді - окислення. Слід мати на увазі, що при електролізі, коли через систему від зовнішнього джерела пропускається струм більш-менш значної сили, рівновага відсутня і стан електродів змінюється.

У поверхні металу (електрода), зануреного в електроліт, виникає так званий подвійний електричний шар, Що характеризується стрибком потенціалу (електродним потенціалом), Який визначається як різниця електростатичних потенціалів між електродом і шаром прилеглого до нього електроліту. Величини електродних потенціалів залежать від ряду факторів (природи металу, концентрації, температури і ін.) І їх абсолютні значення виміряти не вдається. Тому зазвичай визначають відносні електродні потенціали в певних умовах - так звані стандартні (нормальні) електродні потенціали (Е0).

Стандартним електродним потенціалом металу називають його електроднийпотенціал, що виникає при зануренні металу в розчин власного іона з концентрацією (або активністю), що дорівнює 1 моль / л, виміряний у порівнянні зі стандартним водневим електродом, потенціал якого при температурі 25 0З умовно приймається рівним нулю. значення Е0 пов'язане зі стандартним зміною вільної енергії Гіббса DG0 і константою рівноваги Кр електрохімічної реакції рівнянням:

 -DG0 = N F Е0 = RT ln Kp,

де n - Число електронів, що беруть участь в реакції; F - число Фарадея; R - Газова постійна; T - Температура.

Залежність значення електродного потенціалу металу Е від концентрації його іонів в розчині С виражається рівнянням Нернста:

.

Якщо в це рівняння підставити відповідні величини R и F і перейти від натурального логарифма до десяткового, то (для 25 0С) отримаємо:

.

Маючи в своєму розпорядженні метали в ряд у міру зростання їх стандартних електродних потенціалів (Е0), Отримаємо так званий ряд напруг:

 метал Zn Fe Cd Co Ni H Сu Hg
 cтандартнийелектроднийпотенціал, В  -0,763  -0,440  -0,402  -0,270  -0,230  +0,344  +0,798

Метали, електродний потенціал менше, ніж стандартна електродного потенціалу водню, витісняють його з сполук і тому, власне кажучи, не можуть бути хімічно обложені з водних розчинів. Їх отримують електролізом розплавів.

Електроліз зазвичай здійснюють в електролітичних осередках - електролізерах. Мінімальна напруга, яке треба докласти до електродів електролізера, щоб здійснити електроліз, називається напругою розкладання. Чисельно напруга розкладанняЕр дорівнює алгебраїчній різниці анодного Еа і катодного Ек потенціалів:

Ер = Еа - Ек

а сутність його визначається силою хімічних зв'язків між металом і металоїди (наприклад, Na+ и Cl-), Що залежить від температури електроліту, концентрації іонів в електроліті і природи електродів.

Напруга, яка вимірюється на електродах осередку, більше напруги розкладання, так як воно витрачається не тільки на електрохімічне розкладання солі, але і на подолання суми омических опорів електроліту, електродів, що підводять шин і контактів. Крім того, при пропущенні через осередок зовнішнього електричного струму виникає так звана електродний поляризація.

поляризацією називають зміщення потенціалу електрода від рівноважного значення, що відбувається при проходженні струму через гальванічний елемент. Явище поляризації пояснюється тим, що відведення електронів від анода і приплив їх до катода відбуваються зі значно більшою швидкістю, ніж електродні реакції (розряд іонів на катоді або іонізація на аноді) і дифузійні процеси підведення і відведення іонів.

При катодного поляризації підведення електронів випереджає швидкість розряду катіонів та накопичення негативних зарядів зміщує потенціал в негативну сторону. При анодної поляризації швидкість переходу іонів в розчин менше швидкості відводу електронів, що призводить до накопичення надлишкових позитивних зарядів і зміщення потенціалу в позитивну сторону.

Поляризація може бути обумовлена, по-перше, відхиленням приелектродному концентрації реагує на електроді речовини від її значення в обсязі розчину електроліту внаслідок уповільненої дифузійного перенесення вихідних речовин і продуктів реакції. Результатом цього є те, що при електролізі близько електродів збираються продукти електролізу і утворюється гальванічний елемент, що дає струм в зворотному напрямку. ЕРС такого струму називають ЕРС поляризації, а електродний поляризацію, викликану цією причиною, концентраційної поляризацією. По-друге, електродний поляризація може бути обумовлена ??уповільненим перенесенням заряджених частинок (іонів, електронів) через кордон електрод-розчин. В цьому випадку електродний поляризацію називають електрохімічноїабо перенапруженням. Електродна поляризація залежить від матеріалу електрода, характеру електродних процесів, складу розчину, температури та інших умов і тим більше, чим більше плотностьтока.

Таким чином, напруга на ваннеЕв витрачається і на подолання електродної поляризації Епідлога і в сумі складає

Ев = Ер + A J r + Епідлога

де J - сила струму; r - Опір.

 



електроліти | Глава 3. КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТАЛУРГІЙНИХ ПРОЦЕСІВ