elektrolizė

Elektrolizė apibūdina chemines reakcijas, vykstančias skystyje, kuriame yra jonų, o per tą skystį teka elektros srovė. Kadangi dalis metalo ir grafito elektronų gali laisvai judėti kristalo gardele, jie praleidžia elektros srovę. Išlydyti joniniai junginiai arba junginiai, kurie jonizuojasi tirpale, praleidžia elektros srovę dėl jonų judėjimo.

Elektrolitas.Išlydytas arba ištirpintas vandenyje junginys, kuris praleidžia elektros srovę ir suskyla jos veikiamas. Visi joniniai junginiai yra elektrolitai. Jie praleidžia elektros srovę, nes jų lydaluose arba tirpaluose esantys jonai gali laisvai judėti. Katijonai turi teigiamą kruvį, aanijonai-neigiamąjį. Nuo jonų skaičiaus elektrolite priklauso, ar gerai jis praleidžia elektros srovę.

Elektrodas.Metalo arba grafito gabalas, įmerktas į elektrolitą, per kurį teka elektros srovė. Yra du elektrodai-anodas ir katodas.

Inertinis elektrodas. Elektrodas, kuris elektrolizės metu nesikeičia, pvz. Platina. Kai kurie inertiniai elektrodai reaguoja su išsiskiriančiomis medžiagomis.

Aktyvusis elektrodas. Elektrodas, paprastai metalas, kuris elektrolizės metu chemiškai kinta.

ELEKTROLIZĖS PROCESAS

Tai elektrocheminis procesas, kuris vyksta ant elektrodų, el. srovei tekant per ištirpintą ar išlydytą elektrolitą. Daroma specialioje elektrolito pripildytoje vonioje-elektrolizeryje. Prie 2 elektrodų, įmerktų į elektrolito ttirpalą, prijungiamas išorinis el. srovės šaltinis. Dėl to tarp elektrodų atsiranda el. laukas ir elektrolite pradeda tekėti jonų judėjimo sukurta el. srovė. El. lauko veikiami, teigiami jonai juda katodo link, o neigiami jonai – anodo link. Ant katodo jonai arba mmolekulės redukuojasi, prisijungdami elektronus iš katodo; ant anodo vyksta oksidaciniai procesai – jonai arba molekulės atiduoda elektronus anodui, arba anodo atomai, atidavę elektronus, pereina į tirpalą kaip teigiami jonai. Elektrodinių reakcijų vykstančių ant katodo ir anodo, suma sudaro bendrą elektrolizės metu vykstančią reakciją. Kiekybinius santykius tarp perėjusio el. krūvio ir sureagavusių medžiagų kiekio nusako Faradėjaus elektrolizės dėsniai.

· Pirmasis Faradėjaus elektrolizės dėsnis. Elektrolizės metu išsiskyrusių ant elektrodų medžiagų masė tiesiog proporcinga pro elektrolitą tekėjusiam elektros srovės kiekiui.

· Antrasis Faradėjaus elektrolizės dėsnis. Pro skirtingus elektrolitus pratekėjus tam pačiam elektros krūviui, kiekvieno elemento, išsiskyrusio ant elektrodų, molių skaičius atvirkščiai proporcingas jono krūvio dydžiui.

Dažniausiai elektrolizuojami vandeniniai druskų , šarmų rūgščių tirpalai. Elektrolizuojant vario sulfato tirpalą kai vario anodas tirpus, anodinis procesas yra vario jonizacija, o kkatodinis procesas-vario jonų redukcija. Tik labai nedaug anodo tirpalo priemaišų patenka į vario sluoksnį, susidarantį ant katodo; dėl to gaunamas labai grynas varis. Elektrolizuojant vandenį sieros rūgšties tirpalą su inertiškais platinos elektrodais, anodinis procesas yra deguonies išsiskyrimas iš vandens molekulių ir vandenilio jonų susidarymas; katodinis procesas yra vandenilio jonų redukcija ir dujinio vandenilio išsiskyrimas. Rūgštis lieka tirpale, nes suminė elektrolizės reakcija yra vandens skilimas į deguonį ir vandenilį. Elektrolizuojant natrio chlorido tirpalą diafragma perskirtame elektrolizeryje, anodinis procesas yra chloro jonų ooksidacija ir dujinio chloro išsiskyrimas.Ant katodo iš vandens molekulių išsiskiria vandenilis, o tirpale lieka hidroksilo jonai. Į katodinę sritį at keliavę natrio jonai su hidroksilo jonais sudaro natrio šarmą. Jei elektrolizės produktai yra nestabilūs vandenyje arba sunkiai išskiriami, naudojama nevandeninių tirpalų, išlydytų druskų, oksidų elektrolizė.

Chem. Pramonėje elektrolize gaunami vandenilis, deguonis, chloras, šarmai, kalio permanganatas, sintetinami įvairūs cheminiai junginiai, jų tarpe vaistai, vitaminai, kvepalai. Elektrocheminis medžiagų gavimo būdas yra labai paprastas, o gaunamos medžiagos labai grynos. Dažnai elektrolizė yra vienintelis būdas, kuriuo gana pigiai gaunamos kai kurios medžiagos, pvz. Chloras, natris, natrio šarmas, persulfatas, sunkusis vanduo. Metalurgijoje elektrolize išskiriami ir gryninami metalai. Elektrolize pagrįstas metalinių, dekoratyvinių, antikorozinių, spec. Paskirties, pvz. Magnetinių, laidžių elektrai, atsparių trinčiai dangų, metalinių kopijų gavimas, elektrocheminis metalų apdirbimas; elektrolize naudojamasi elektrocheminėje analizėje.

Procesai prie katodo, elektrolizuojant vandeninius tirpalus

Kas elektrolizuojama Kas susidaro Redukcijos puslygčių pavyzdžiai

Li, Cs, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, junginių tirpalai Skiriasi H2 dujos 2H2O(s)+2e-→H2(d)+2OH-(aq)

Ti, V, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Mo, Sn, junginių tirpalai Skiriasi H2 dujos ir metalas Zn2+(aq)+2e-→Zn(k)2H2O(s)+2e-→H2(d)+2OH-(aq)

Rūgščių tirpalai Skiriasi H2 dujos 2H+(aq)+2e-→H2(d)

Cu, Ag, Pd, Ir, Pt, junginių tirpalai Skiriasi metalas Ag+(aq)+1e-→Ag(k)