2. Электролиз

Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита. Этот процесс сопровождается превращением электрической энергии в химическую, то есть за счет электрической энергии осуществляется химическая реакция восстановления на катоде и окисления на аноде; при этом катод отдает электроны катионам, а анод принимает электроны от анионов.

Для проведения электролиза используется электролизер: электроды погружают в раствор электролита и соединяют с источником постоянного тока.

2.1 Электролиз расплава

Если в расплав хлорида калия погрузить угольные электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться к электродам: катионы калия K⁺ - к отрицательно-заряженному катоду, анионы Cl - к положительно-заряженному аноду:

2.2 Электролиз раствора

Электролиз раствора более сложен, т.к. в нем принимают участие молекулы воды.

КАТОДНЫЙ ПРОЦЕСС. Возможны три случая.

Катионы металлов, расположенные в ряду напряжений от лития до алюминия (Li⁺ - Al³⁺), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды:

2 H₂O + 2 e => H₂ + 2 OH^-1.

Катионы металлов, расположенные в ряду напряжений от алюминия до водорода (Al³⁺ - 2H⁺), восстанавливаются на катоде совместно с молекулами воды:

Мⁿ⁺ + n e => M

H₂O + 2 e => H₂ + 2 OH^-1.

Катионы металлов, расположенные в ряду напряжений после

водорода (Сu^2+
-Au³⁺) полностью восстанавливаются на катоде: Мⁿ⁺ + n e => M.

АНОДНЫЙ ПРОЦЕСС. Характер реакций зависит от присутствия молекул воды и от вещества, из которого сделан анод.

Нерастворимый анод (уголь, графит, платина и др.).

1. Анионы бескислородных кислот (Cl^-, Br^-, I - , S^2-) легко окисляются: 2Cl - 2 e => Cl₂

S^2
-2 e => S⁰.

- Анионы кислородсодержащих кислот (SO₄^2-, NO₃^-, PO₄^3-, CO₃^2-) на аноде не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:

H₂O - 4 e => O₂ + 4 H⁺.элемент

Растворимый анод (изготовляют из металлов: меди, серебра, цинка, кадмия, никеля и других) при электролизе разрушается, то есть переходит в раствор в виде ионов: М⁰ - n е => М^n+.

Электролиз с растворимым анодом находит широкое применение:

получение металлов высокой чистоты;
покрытие одних металлов слоем других металлов (гальваностегия);
получение рельефных изображений, точных металлических копий с различных предметов (гальванопластика).

ПРИМЕР 2.1 Электролиз расплава хлорида меди.

СuCl₂ => Cu²⁺ + 2 Cl^-

⁽-) Катод (С) Cu²⁺ + 2 e => Cu

(+) Анод (С) 2 Cl - 2 e => Cl₂