8.6.5. Перенапряжение. Потенциал разложения

Чтобы протекал процесс электролиза, разность потенциалов, приложенная к электродам должна быть не меньше некоторой определенной величины, характерной для этого процесса

Наименьшая разность потенциалов, необходимая для проведения данного процесса электролиза, называется потенциалом разложения или напряжением разложения. Потенциалы разложения находят опытным путем. Иногда они совпадают со стандартными потенциалами. Но на практике величина потенциала разложения равна большей величине. Разность между опытным (экспериментальным) и теоретическим значением потенциала разложения называют перенапряжением.

Катодное перенапряжение можно рассматривать как дополнительное напряжение, прикладываемое к катоду, (при этом потенциал анода смещается в положительную сторону). Величина перенапряжения зависит от материала электродов, состояния их поверхности, состава электролита концентрации раствора и ряда других факторов.

8.6.6. Выход по току

При электролизе во многих случаях выделяется вещества меньше, чем должно получиться согласно закону Фарадея. Это объясняется тем, что наряду с основными электродными процессами окисления и восстановления протекают побочные и параллельные процессы, например, реакции взаимодействия образовавшегося вещества с электродом или электролитом или выделения наряду с металлом водорода и другие процессы. Поэтому для учета той части прошедшего через электролит электричества, которое расходуется на получение желаемого продукта, введено понятие выход по току.

Выход по току η - это отношение массы полученного вещества в данных условиях электролиза к массе теоретически вычисленной на основании закону Фарадея.

или

.

8.6.7. Применение электролиза

Электролиз находит широкое применение в промышленности, технике, искусстве и быту

• Для защиты металлических изделий от коррозии на их поверхность наносится тонкий другого металла (хромирование, серебрение, меднение, никелирование и т.д.). Эта отрасль прикладной электрохимии называется гальваностегией.

• Близка по своему принципу к гальваностегии другая отрасль электрохимии - гальванопластика. Гальванопластикой называется процесс получения точных металлических копий с предметов. Для этого предмет покрывают воском, получается матрица. Её делают токопроводящей, покрывая тонким слоем графита. Затем эту токопроводящую матрицу опускают в электролизёр с раствором CuSO₄, она является катодом, а анодом служит медь. Анод при электролизе растворяется, а на матрице разряжаются ионы меди, и осаждается медь. В результате получается точная медная копия предмета. С помощью гальванопластики изготавливают клише для печатания денег, печатные схемы в радиотехнике, грампластинки.

• Рафинированием меди называется электрохимический процесс ее очистки от примесей. Этот процесс основан на анодном растворении меди. При выплавке из руд получается «черновая» медь с содержанием меди 96 – 98 %. Остальное – нежелательные примеси. Примеси снижают электрическую проводимость меди, широкое применение которой в электротехнической промышленности обусловлено именно ее высокой электропроводностью. Для очистки меди в электролизёр заливают CuSO₄ и подвешивают пластинчатые аноды из черновой меди, а между ними подвешивают катоды - тонкие пластинки из чистой меди. При пропускании тока через электролизер анод из черновой меди растворяется, на катодах из чистой меди нарастает слой очищенной меди. Кроме того, процесс рафинирования меди позволяет попутно получить ряд ценных веществ: никель, селен, серебро, золото, платина. В месторождениях меди они ей сопутствуют. Эти металлы имеют меньшую алгебраическую величину потенциала и при электролизе переходят в раствор (Ni), или выпадают на дно ванны. По окончании электролиза из анодного шлама выделяют эти металлы.

• C помощью электросинтеза получают органические вещества, в том числе фармацевтические препараты, душистые вещества, фотоматериалы, антидетонаторы (тетраэтилсвинец, тетраметилсвинец), добавляемые к моторным топливам.

• Электролизом расплавов получают щелочные металлы: калий, натрий, литий, кальций, магний, алюминий, лантаноиды.