25. Электролиз. Закон Фарадея.

В растворах или расплавах электролитов имеются разноимённые по знаку ионы, которые находятся в хаотическом движении.

Если в такой раствор или расплав ввести электроды и подключить их к источнику питания, то поле, создаваемое в растворе будет заставлять двигаться электроны.

Ионы натрия, достигнув катода, принимают электроны и становятся металлическим натрием.

Электролиз – физ-хим.процесс, состоящий в выделении на электородах составных частей растворённых веществ или др вещ-в, являющихся результом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении Эл.тока через раствор либо расплав электролита.

Электрод – проводник, имеющий электронную проводимость и находящийся в контакте с ионным проводником.

Если постоянный электрический ток пропускать через систему, состоящую из двух проводников первого рода (металлы) и проводника второго рода (раствор или расплав электролита *, в который они опущены), то на границе их раздела возникают электрохимические процессы, составляющие сущность электролиза.

Сущность электролиза состоит в осуществлении за счёт электрической энергии химических реакций – восстановления на катоде и окисления на аноде.

Необходимо различать электролиз расплава электролитов и электролиз водных растворов электролитов.

При электролизе щелочей и солей оксокислот на аноде выделяется кислород: 4 OH^– – 4e → 2 H₂O + O₂ 2 SO₄^2– – 4e → 2 SO₃ + O₂ При электролизе водного раствора на катоде могут восстанавливаться: 1) Ионы металлов, например Cu²⁺; 2) ионы водорода вкислой среде:  2H⁺ + 2e → H₂ (E°=0 при pH=0 и E°= –0,41В при pH=7); 3) молекулы воды в нейтральной и щелочной среде: 2H₂O + 2e → H₂+ 2OH^– (E°= –0,41В при pH=0 и E°= –0,83В при pH=14);. При электролизе водного раствора на аноде могут окисляться: 1) Анионы электролита; 2) молекулы воды в нейтральной и кислой среде: 2H₂O – 4e → 4H⁺ + O₂ (E°=1,23В); 3) ионы OH^– в щелочной среде: 4OH^– – 4e → 2H₂O + O₂ (E°=0,40В); 4) материал анода (например, медь).

Если водный раствор содержит катионы различных металлов, то при электролизе выделение их на катоде происходит в порядке уменьшения алгебраической величины стандартного электродного потенциала соответствующего металла.

Характер реакций, протекающих на аноде зависит от вещества, из которого сделан анод. Аноды подразделяют на нерастворимые и растворимые.

На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды.

Закон Фарадея: для любого замкнутого контура индуцированная ЭДС = скорости изм-я магнитного потока, проходящего через этот контур.

Количественные характеристики электролиза * выражаются двумя законами Фарадея:

А) количество вещества, окисленное на аноде, пропорционально прошедшему через раствор или расплав количеству электричества.

Б) Количество окисляющихся и восстанавливающихся на электродах веществ при протекании одного и того же количества электричества пропорциональна их химических эквивалентам.

Эти два закона можно объединить в одном уравнении: m=(M/nF)*It , где       m – масса выделяющегося вещества, г, n – количество электронов, переносимых в электродном процессе; F – число Фарадея (F=96485 Кл/моль) I – сила тока, А; t – время, с; M – молярная масса выделяющегося вещества, г/моль. Согласно законам Фарадея при электролизе количество веществ, выделяющихся на электродах не зависит от температуры и концентрации раствора.