الکترولیز چیست؟ آند و کاتد. فرآیند فیزیکی و شیمیایی

برای مدت زمان طولانی از مردم نمی شود به دریافت مقدار زیادی از مواد خالص به شکل آزاد. مانند به عنوان مثال:

• فلزات؛
• پایگاه (قلیایی).
• کلرو؛
• هیدروژن،
• هیدروژن پروکسید
• کلر آلی و دیگران است.

آنها یا محتوای بالای ناخالصی ها، از آن غیر ممکن به خلاص شدن از شر، و یا اصلا سنتز نمی بود دریافت کرد. اما اتصال برای استفاده در صنعت و زندگی روزمره بسیار مهم است. اما با کشف یک فرایند مانند الکترولیز، یک کار از ابعاد عظیمی حل شده است. امروز آن است که نه تنها برای سنتز، بلکه برای بسیاری از فرآیندهای دیگر استفاده می شود.

الکترولیز چیست؟ آن اتفاق می افتد، برخی از مراحل انباشت اشیاء بدست آمده، چه مزیت اصلی این روش این است، سعی کنید به درک این دوره از مقاله است.

الکترولیز چیست؟

برای پاسخ به این سوال، ما اول باید به دنبال درک اصطلاحات و برخی از مفاهیم فیزیکی و شیمیایی اساسی است.

1. DC - یک جریان هدایت الکترون نشات گرفته از هر منبع برق است.
2. الکترولیت - ماده، راه حل از آن قادر به انجام یک جریان الکتریکی است.
3. الکترودهای - بشقاب مواد خاص، به هم پیوسته، که به تصویب برق از طریق خود (آند و کاتد).
4. واکنش ردوکس - یک فرایند است که در آن یک تغییر در درجه اکسیداسیون شرکت کنندگان وجود دارد. این است که، بعضی از یون اکسید و افزایش ارزش درجه اکسیداسیون، در حالی که دیگران، کاهش آن است.

پس از روشن همه این شرایط، شما می توانید این سوال که چه الکترولیز است پاسخ دهد. این فرایند اکسیداسیون و کاهش، متشکل از گذراندن یک جریان مستقیم از طریق محلول الکترولیت است و توسط از انتشار از محصولات مختلف در الکترودها خاتمه یافته است.

نصب و راه اندازی آسان، است که می تواند الکترولایزر نامیده می شود، شامل تنها چند جزء است:

• دو لیوان با یک الکترولیت؛
• یک منبع جریان.
• دو الکترود به هم پیوسته.

صنعت با استفاده از طراحی بسیار پیچیده تر خودکار، اجازه می دهد برای به دست آوردن تعداد زیادی از محصولات - حمام الکترولیز.

فرایند الکترولیز نسبتا پیچیده است، موضوع به قوانین و درآمد حاصل نظری با توجه به سفارش و قوانین است. به درستی پیش بینی نتیجه، تمام قوانین و پاساژ ممکن است به خوبی به دست می شود.

مبانی نظری روند

شلیک توپ مهم ترین اساسی که در آن استوار الکترولیز - قوانین مایکل فارادی - فیزیکدان معروف، شناخته شده برای کار خود را در زمینه جریان الکتریکی و تمام فرآیندهایی که توام با.

همه این قوانین دو، که هر کدام از جوهر از فرآیندهای در الکترولیز توصیف می کند.

قانون اول

اولین قانون فارادی، فرمول است که به عنوان متر نوشته شده است = KI * TD، به شرح زیر است.

ماده توده مرخص در الکترود به طور مستقیم به برق، که از طریق الکترولیت به تصویب متناسب است.

فرمول نشان می دهد که متر - بر جرم جسم است، من - شدت جریان، Δt - زمان که در طی آن به تصویب می رسد. همچنین شامل مقدار k است که به نام معادل الکتروشیمیایی ترکیب. این مقدار بستگی به ماهیت این ترکیب است. K عددی به جرم ماده ای است که در الکترود از طریق الکترولیت منتشر هنگام عبور یک واحد بار الکتریکی برابر است.

قانون دوم الکترولیز

قانون دوم فارادی، فرمول که - متر = M * I * Δt / N * F، به شرح زیر است. معادل الکتروشیمیایی از ترکیب (K) به طور مستقیم به جرم مولی آن متناسب و معکوس با ظرفیت ماده متناسب است.

فرمول بالا در نتیجه خروج از تمام متحده است. این قطاری از جوهر از قانون دوم الکترولیز. M - مولر ترکیبات توده، من - شدت جریان گذشت برای تمامی مراحل، Δt - زمان الکترولیز کل، F - فارادی ثابت، N - الکترون که در فرآیند نقش دارند. تعداد آنها به اتهام یون برابر است، در فرایند گرفت.

قانون فارادی برای کمک به درک آنچه الکترولیز است و برای محاسبه عملکرد پتانسیل وزن، به نتیجه مورد نظر است برای پیش بینی و البته از روند تحت تاثیر قرار. آنها بر اساس نظری از تحولات تشکیل می دهند.

مفهوم آند و انواع آن

بسیار مهم در الکترود الکترولیز است. کل فرآیند وابسته به مواد که از آنها ساخته شده است، ماهیت و خصوصیات خاص خود می باشد. بنابراین، ما در جزئیات بیشتر هر یک از آنها در نظر بگیرید.

آند - اضافه یا الکترود مثبت. این است که، یکی است که به "+" قطب منبع برق متصل شده است. بر این اساس، آن را از محلول الکترولیت خواهد یون های منفی و یا آنیونهای حرکت می کند. آنها در اینجا اکسیده، به دست آوردن یک درجه بالاتر از اکسیداسیون.

- آنیونها - اکسیداسیون آند "به همراه": بنابراین، ما می توانید یک نمودار کوچک است که کمک خواهد کرد که به یاد داشته باشید فرآیندهای آندی را جلب کند. بنابراین دو نوع اساسی از الکترود، بسته به این که یک محصول خاص به نوبه خود وجود دارد.

1. نامحلول و یا بی اثر آند. چنین نوع شامل یک الکترود که تنها در خدمت به انتقال الکترون و فرآیندهای اکسیداسیون، با این حال آن مصرف نمی شود و حل نشده اند. چنین آند از گرافیت، ایریدیوم، پلاتین، کربن و غیره ساخته شده است. با استفاده از این الکترودها، فلزات را می توان در گازهای خالص (اکسیژن، هیدروژن، کلر و غیره) تولید شده است.
2. آند محلول است. هنگامی که فرآیندهای اکسیداتیو او حل شده و در نتیجه از الکترولیز را تحت تاثیر قرار. مواد اولیه ساخت و ساز برای این نوع از الکترود: نیکل، مس، کادمیوم، سرب، قلع، روی و دیگران است. با استفاده از این آند برای electrorefining فرآیندهای فلزات، آبکاری، پوشش های محافظ در برابر خوردگی، و غیره نیاز دارند.

جوهر از فرآیندهای در الکترود مثبت رخ داده است کاهش می یابد به به تخلیه یون الکترونگاتیو ترین معنی بالقوه است. Ivot چرا آنیونهای اسیدهای هیدروژن و یون هیدروکسید، و پس از آب، آن است که اگر یک راه حل. حاوی اکسیژن آنیون در یک محلول الکترولیت آبی، به طور کلی در آند خالی منی، از آب آن را سریع تر، آزاد اکسیژن.

کاتد و ویژگی های آن

کاتد - الکترود بار منفی است (به دلیل انباشت الکترونها در آن زمانی که یک جریان الکتریکی). به همین دلیل است که او را در حال حرکت یون های مثبت - کاتیون هستند که تحت توانبخشی، است که، کاهش درجه اکسیداسیون.

همچنین به یاد داشته باشید مربوط به طرح کاتد "منفی" وجود دارد - کاتیون - بازیابی. به عنوان ماده برای کاتد عبارتند از:

• فولاد ضد زنگ،
• مس؛
• کربن؛
• برنج؛
• آهن؛
• آلومینیوم و دیگران است.

این است که در این الکترود می آید به فلزات بازیابی مواد خالص است، که یکی از روش های اصلی برای تولید آنها صنعتی. همچنین ممکن است از انتقال الکترونها از آند به کاتد، و اگر اول - محلول در آب، یون های آن بر الکترود منفی کاهش می یابد. اینجا است که یک بازسازی کاتیونهای به گاز هیدروژن H ₂ وجود _دارد. بنابراین، کاتد - یکی از مهم ترین بخش های در طرح کلی الکترولیز مواد است.

الکترولیز ذوب

از نظر فرآیند شیمیایی مورد نظر است معادله آن است. با این امکان را به نمایندگی از کل مدار بر روی کاغذ و به پیش بینی نتیجه. مهم ترین چیز شما باید با توجه به پرداخت - وجود یا عدم وجود از محیط های آبی و نوع آند (محلول یا نه).

اگر لازم باشد برای به دست آوردن محصولات زیر: فلزات قلیایی و قلیایی خاکی، مواد قلیایی، آلومینیوم، بریلیوم، آنیونها از گازهای حاوی اکسیژن می تواند پس از آن یک سوال در مورد الکترولیز محلول الکترولیت باشد. فقط ذوب شدن، به دلیل اتصالات در غیر این صورت مورد نیاز کار نخواهد کرد. به همین دلیل است که در صنعت اغلب سنتز این مواد، استفاده از آنها نمک بی آب خشک و هیدروکسیدهای.

به طور کلی، ذوب معادله الکترولیز کاملا ساده و استاندارد است. برای مثال، اگر ما در نظر و آن را برای ضبط یدید پتاسیم، نظر به شرح زیر می باشد:

KI = K ^{+ +} من ^-

کاتد (K) "-" K ⁺ K + 1 E = ⁰

آند ^{(A) "+": 2I - -} 2E = من ₂ ⁰

نتیجه فرآیند: KI = K + I _2.

به طور مشابه، الکترولیز هر گونه فلز بدون در نظر گرفتن پتانسیل الکترود آن را ضبط کنید.

الکترولیز محلول آبی

وقتی که می آید به الکترولیت راه حل، نتیجه این روند خواهد بود کاملا متفاوت است. پس از همه، آب در حال تبدیل شدن به یک شرکت فعال. آن قادر است از جدا کردن به یون و تخلیه شده از الکترود است. بنابراین، در چنین مواردی مهم الکترود پتانسیل یون. از ارزش منفی آن پایین تر است، بیشتر احتمال اکسیداسیون سریع تر یا کاهش.

الکترولیز محلول آبی به چند قانون است که باید حفظ شود.

1. فرآیندهای آندایزینگ: مرخص تنها آنیونهای اسیدهای هیدروژن (به جز فلورید هیدروژن). اگر یک یون اکسیژن و یا یون فلوراید، سپس آب خواهد شد اکسیده به انتشار اکسیژن است.
2. فرآیندهای کاتدیک: فلزات الکترووینینگ در سری الکتروشیمیایی (تا و فراگیر آلومینیوم) در کاتد می توانید با توجه به فعالیت شیمیایی بالا نیست باید بازسازی شود. این باعث می شود آب به گاز هیدروژن آزاد. فلزات از آلومینیوم به هیدروژن به طور همزمان با آب به مواد ساده دوباره بازسازی شد. کسانی که بعد از هیدروژن در سری الکتروشیمیایی (فعالیت کم) هستند، به آسانی تحت کاهش به مواد ساده است.

اگر شما به دنبال این قوانین، ما می توانیم هر الکترولیز به تصویر بکشد و محاسبه عملکرد. در مورد یک مدار آند محلول متفاوت است و بسیار پیچیده تر می شود.

نمک الکترولیز

این فرآیندها برای به دست آوردن فلزات خالص و گازهای مورد استفاده، از آن است فن آوری های ساده و اقتصادی با صرفه. علاوه بر این، محصولات با درجه بالایی از خلوص، که مهم است آمده است.

به عنوان مثال، الکترووینینگ مس می تواند به سرعت به دست آوردن آن به صورت خالص یک راه حل از هر نمک. شایع ترین استفاده از سولفات مس و یا سولفات مس (II) - سولفات مس _4.

به عنوان یک مذاب یا محلول نمک را می توان استخراج فلز خالص، که تقریبا در تمام بخش های مهندسی برق و فلز است بنابراین لازم است.

معنا و کاربرد فرآیند

الکترولیز - یک فرایند بسیار مهم است. در پایه آن مبتنی بر عملیات فنی لازم، از جمله:

1. تصفیه فلزات.
2. Electroextraction.
3. آبکاری.
4. Electrosynthesis.
5. استفاده از پوشش های ضد خوردگی و دیگران است.