ЕЛЕКТРОЛИЗА
ЕЛЕКТРОЛИЗА- химични реакции, протичащи под въздействието на електрически ток върху електроди, поставени в разтвори, стопилки или твърди електролити. Електролизата се използва в някои физиотерапевтични процедури (виж Галванизация), в полярографския метод на анализ (виж Полярография), който се използва широко в биохимията, той е в основата на електрохимичния метод за получаване на редица важни вещества и съхраняване на електрическа енергия в батерии.
В промишлеността електролизата се използва за получаване на алуминий (виж), магнезий (виж), титан, цирконий, уран (виж) и берилий (виж) от стопилки на руди, както и за получаване на хлор (виж), хлорати, перхлорати, персулфати, органични съединения (виж), водород (виж), кислород (виж), флуор (виж) и др. Освен това, използвайки електролиза, тънки метални ко atings се прилагат към различни продукти, включително медицински инструменти, за да ги предпазят от корозия, да повишат устойчивостта на износване и устойчивост на топлина, да подобрят външния им вид. Електролизата се използва и при производството на метални копия.
В допълнение към електролизата, електрическият ток, преминаващ през разтвори, стопилки и твърди електролити (виж), може да причини различни електрокинетични явления (виж) - електроосмоза (виж), електрофореза (виж) и топлинни ефекти.
За първи път количествените връзки между електрическата енергия и химичните трансформации, свързани с нея, са установени от М. Фарадей, който през 1833-1834 г. формулира основните закони на електролизата: 1) количеството вещества, освободени или разтворени върху електродите, е право пропорционално на техните химични еквиваленти (виж Химичен еквивалент), както и количеството електричество, преминало през електролита; 2) винаги се изисква да се изолира грам еквивалент на всяко веществосъщото количество електричество (F), равно на 9,650 k.
По време на електролиза на анода, йони и молекули на електролита или електродния материал (вижте Електроди) даряват електрони (окисляват), например: 2Al + Z (H2O) → Al2O3 + 6H + + 6e, а на катода те приемат електрони, т.е. те се възстановяват: Fe 3+ + e → Fe 2+. На катода обикновено се получава разреждане на метални и водородни йони: Cu 2+ + 2e → Cu, 2H + + 2e → H2. Естеството на анодните процеси зависи от материала на анода. В случай на разтворими аноди, направени от сребро, мед, цинк, кадмий, металните атоми даряват електрони на външна електрическа верига и се превръщат в катиони, т.е. анодът се разтваря: Ag → e + Ag +. На неразтворимите аноди, изработени от платина, иридий, графит, най-често се отбелязва изхвърлянето на аниони: 2Cl - + 2e → Cl2. Някои материали (желязо, никел, кобалт, злато, хром, алуминий, калай) могат да бъдат разтворими при различни условия. и неразтворими електроди.
За да се освободи който и да е йон под формата на свободно вещество, е необходимо да се приложи потенциал към електрода, поне малко надвишаващ собствената електродвижеща сила (emf) на галваничната двойка, образувана в резултат на електролиза. Това са така наречените потенциали на разлагане, разреждане или освобождаване. Големината на този потенциал се измерва експериментално за всеки електрод, най-често по метода на поляризационните криви. Сумата от потенциалите за отделяне на вещества на анода и катода определя напрежението на разлагане на електролита при дадени условия. Натрупването на вещества върху електродите води до появата на потенциали и поляризационен ток (виж), насочен обратно на поляризационния ток. Първичните електродни процеси понякога са последвани от вторични, чисто химични реакции: образуването на молекули от атоми на газове, освободени наелектроди, например, водород Н2; образуването и растежа на метални кристали и образуването на непрекъснати метални отлагания, например катодно отлагане на мед; взаимодействието на продуктите на електролизата помежду си, с електролит, разтворител или с примеси, например образуването на хипохлорна киселина по време на електролиза на хлориди поради взаимодействието на хлор, освободен на анода, с вода. Освобождаването на атомен кислород или водород върху електродите води до вторични реакции на окисление или редукция (виж Редокс реакции); например, нитробензен (виж) на катода се редуцира до анилин (виж), антраценът се окислява на анода до антрахинон.
Електролизата за получаване на определени продукти се извършва в специални устройства - електролизери, електролитни вани, клетки. Като електролити се използват минерални или органични киселини, соли и техните смеси. В някои случаи електролитът служи като изходен материал за получаване на желания продукт. За да се изключи взаимодействието на продуктите на електролизата, образувани върху електродите, клетката е разделена на две (или повече) части от пореста диафрагма, изработена от азбест, керамика, йонообменни мембрани, пропускливи само за електролитни йони. В този случай разтворът в анодното пространство се нарича анолит, в катодното пространство - католит. Ефективността на електролизата се оценява чрез ефективност на напрежението, добив на енергия, добив на вещество и др.
Библиография:Глинка Н. Л. Обща химия, стр. 293, L., 1978; Krishtalik L. I. Електродни реакции, Механизъм на елементарния акт, М., 1979; Електросинтез и биоелектрохимия, изд. А. Н. Фрумкина и др., М., 1975.