7. Анодное окисление и катодное восстановление. Явления перенапряжения.

Одностороннее движение ионов при прохождении электрического тока (подаваемого от внешнего источника) через электролит, сопровождающееся разрядом положительных ионов на катоде (процесс восстановления) и отрицательных ионов на аноде (процесс окисления), называется электролизом. В результате электролиза на электродах выде­ляются продукты окисления и восстановления, которые могут вступать в реакции с окружаю­щей средой (вторичные процессы при электролизе).

Для осуществления электро­лиза к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока присоединяют катод, к по­ложительному полюсу — анод и погружают их в раствор или расплав электролита. В боль­шинстве случаев электроды бы­вают металлические, но применяются и неметаллические, проводящие ток электроды, например, графитовые

Рис. 6. Схема электролиза раствора НСl

Металлические аноды могут быть растворимыми (при электролизе они посылают в раствор свои ионы) и нерастворимыми (служат только для передачи электронов)

Рассмотрим схему электролиза раствора хлористого водорода с плати­новыми нерастворимыми электродами (рис. 8).

На катоде идет процесс восстановления:

2Н⁺ +2е^-=Н₂;

образую­щийся водород выделяется в виде газа.

На аноде идет процесс окисления :

2Сl^- = С1₂ + 2e-

выделяется газообразный хлор.

Катодное перенапряжение – это дополнительное напряжение, прикладываемое к катоду, при этом потенциал анода смещается далее в отрицательную сторону, а анодное – к аноду, при этом потенциал анода смещается далее в положительную сторону. Потенциал электрода, через который пропускается ток, Еⁱ отличается от потенциала того же электрода без тока Е⁰. В общем случае, когда на электроде могут протекать несколько реакций, например на катоде с водным раствором электролита может протекать разряд ионов металла и разряд ионов водорода, разность потенциалов Еⁱ – Е⁰ называют поляризацией. Перенапряжение затрудняет протекание электродного процесса и вызвано

Если же при электролизе на электроде протекает только одна реакция, например разряд ионов металла на катоде то величина Еⁱ – Е⁰ равна перенапряжению η и в этом случае величина поляризации и перенапряжения совпадают. Перенапряжение на катоде, например, обусловлено тем, что переход гидратированного иона из водного раствора на катод связан с затратами энергии, (отсюда –перенапряжение, то есть, смещение напряжения на катоде в отрица­тель­­ную сторону) на перенос ионов металла из раствора к поверхности катода; на разряд катионов с протеканием тех или иных химических процессов нарпример.ь дегидратации ионов. на внедрение образовавшихся атомов металла в кристаллическую решётку катодного отложения.

Перенапряжение, как катодное, так и анодное, так и анодное, зависит от материала электродов, состояния их поверхности, от природы разряжающихся на электроде ионов и на единицу площади поверхности электрода (плотность тока) Особенно большое значение имеет катодное перенапряжение выделения водорода. на платине оно близко к нулю. в то время как на других электродах имеет значительную величину. Напряжение разложения – общее напряжение, прилагаемое к электролитической ячейке, напряжение внешнего источника электричества, при котором начинается электролиз.