ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
25
Два таких атома соединяются затем в молекулу и выделяются в виде
газообразного хлора. Одновременно катод, содержащий избыток элек-
тронов, отдает подошедшим ионам водорода H
+
электроны и переводит
их в нейтральные атомы. Два таких атома образуют молекулу, и газооб-
разный водород улетучивается из сосуда.
Таким образом, при пропускании электрического тока сквозь рас-
твор или расплав электролита у электродов протекают следующие про-
цессы:
а) у анода – превращение анионов в нейтральные атомы (или
группы атомов) с отдачей
электронов;
б) у катода – превращение катионов в нейтральные атомы (или
группы атомов) с отдачей электронов.
И то, и другое прекращается лишь тогда, когда израсходуется
весь электролит. Таким образом, сущность процесса электролиза состо-
ит в осуществлении химических реакций за счет электрического тока.
Если вместо раствора HCl взять, например, раствор CuCl
2
, то про-
цесс у анода останется тем же, тогда как на катоде будет выделяться
уже не водород, а металлическая медь. На этом основан метод электро-
литического покрытия одного металла слоем другого (для никелирова-
ния, золочения, хромирования и т. д.).
Несколько иначе пойдет процесс, если электролиз CuCl
2
проводить
с медным анодом. Так как атомы меди теряют электроны легче, чем ио-
ны хлора Cl
–
, в этом случае вместо выделения хлора будет происходить
переход с анода в раствор ионов Cu
2+
. Электролиз сведется, следова-
тельно, к растворению меди на аноде и ее выделению на катоде. Такой
процесс позволяет путем электролиза производить очистку металлов.
Процессы электролиза расплавов и растворов различных веществ
очень широко используются в промышленности для получения самых
различных соединений: металлов, газов, солей. Электролиз использует-
ся и в аналитической химии, как
один из самых мощных методов разде-
ления анализируемых элементов.
В зависимости от химической активности того или иного элемен-
та переход его из атомного состояния в ионное происходит с различной
легкостью. Следовательно, и наоборот – необходимые напряжения для
перевода различных ионов в нейтральные атомы напряжения электри-
ческого тока должны быть различными. Например, сравнительная
ак-
тивность металлов очень хорошо иллюстрируется рядом напряжений.
Последний в основных чертах имеет следующий вид:
.....K.....Ca.....Mg.....Zn.....Fe.....Sn.....H.....Cu.....Ag.....Au.....
26
Ниже приводятся важнейшие следствия из ряда напряжений:
1) каждый металл способен вытеснять из солей все другие, распо-
ложенные в ряду напряжений правее него;
2) все металлы, расположенные левее водорода, могут вытеснять
его из кислот, расположенные правее – не вытесняют;
3) чем дальше друг от друга расположены два металла, тем боль-
шее напряжение может
давать построенный из них гальванический эле-
мент.
Чем левее стоит в ряду напряжений металл, тем труднее выделить
его из раствора при электролизе.
На различии напряжений, требующихся для осаждения отдель-
ных металлов, основаны некоторые важные методы их разделения. Ес-
ли, например, имеется раствор смеси солей Zn и Cu, то при соответст-
вующем регулировании напряжения
медь осядет на электроде, а цинк
останется в растворе.
Итак, для перевода отдельных ионов в нейтральные атомы требу-
ется различное напряжение тока, величина которого зависит от химиче-
ской природы иона. Гораздо проще отношения, наблюдающиеся для
затрачиваемого при электролизе количества электричества. Каждый
однозарядный ион, независимо от его химической природы, получает
или
отдает при этом один электрон, двухзарядный – два и т. д. Следова-
тельно, для разложения и выделения в элементарном состоянии одного
грамм-иона любого одновалентного элемента нужно затратить одинако-
вое количество электричества, для грамм-иона двухвалентного – вдвое
большее и т. д. Соотношение становится еще более общим, если перейти
к эквивалентным весам, так
как в этом случае отпадают различия, свя-
занные с зарядами ионов.
Законы электролитической проводимости были эксперименталь-
но установлены Фарадеем в 1836 г. Этих законов два.
Первый закон Фарадея относится к связи между количеством вы-
делившегося на электроде вещества, силой тока и временем прохожде-
ния тока через электролит. Этот закон имеет следующий
простой
смысл: масса выделившегося на электроде вещества M пропорциональ-
на силе тока I и времени его прохождения t:
M=kIt, (1)
где k – коэффициент пропорциональности, зависящий только от рода
выделившегося вещества и состава электролита.
Произведение силы тока I на время t представляет собой количе-
ство электричества Q, прошедшее через электролит:
QtI
=
⋅
,
Два таких атома соединяются затем в молекулу и выделяются в виде Ниже приводятся важнейшие следствия из ряда напряжений:
газообразного хлора. Одновременно катод, содержащий избыток элек- 1) каждый металл способен вытеснять из солей все другие, распо-
тронов, отдает подошедшим ионам водорода H+ электроны и переводит ложенные в ряду напряжений правее него;
их в нейтральные атомы. Два таких атома образуют молекулу, и газооб- 2) все металлы, расположенные левее водорода, могут вытеснять
разный водород улетучивается из сосуда. его из кислот, расположенные правее – не вытесняют;
Таким образом, при пропускании электрического тока сквозь рас- 3) чем дальше друг от друга расположены два металла, тем боль-
твор или расплав электролита у электродов протекают следующие про- шее напряжение может давать построенный из них гальванический эле-
цессы: мент.
а) у анода – превращение анионов в нейтральные атомы (или Чем левее стоит в ряду напряжений металл, тем труднее выделить
группы атомов) с отдачей электронов; его из раствора при электролизе.
б) у катода – превращение катионов в нейтральные атомы (или На различии напряжений, требующихся для осаждения отдель-
группы атомов) с отдачей электронов. ных металлов, основаны некоторые важные методы их разделения. Ес-
И то, и другое прекращается лишь тогда, когда израсходуется ли, например, имеется раствор смеси солей Zn и Cu, то при соответст-
весь электролит. Таким образом, сущность процесса электролиза состо- вующем регулировании напряжения медь осядет на электроде, а цинк
ит в осуществлении химических реакций за счет электрического тока. останется в растворе.
Если вместо раствора HCl взять, например, раствор CuCl2, то про- Итак, для перевода отдельных ионов в нейтральные атомы требу-
цесс у анода останется тем же, тогда как на катоде будет выделяться ется различное напряжение тока, величина которого зависит от химиче-
уже не водород, а металлическая медь. На этом основан метод электро- ской природы иона. Гораздо проще отношения, наблюдающиеся для
литического покрытия одного металла слоем другого (для никелирова- затрачиваемого при электролизе количества электричества. Каждый
ния, золочения, хромирования и т. д.). однозарядный ион, независимо от его химической природы, получает
Несколько иначе пойдет процесс, если электролиз CuCl2 проводить или отдает при этом один электрон, двухзарядный – два и т. д. Следова-
с медным анодом. Так как атомы меди теряют электроны легче, чем ио- тельно, для разложения и выделения в элементарном состоянии одного
–
ны хлора Cl , в этом случае вместо выделения хлора будет происходить грамм-иона любого одновалентного элемента нужно затратить одинако-
переход с анода в раствор ионов Cu2+. Электролиз сведется, следова- вое количество электричества, для грамм-иона двухвалентного – вдвое
тельно, к растворению меди на аноде и ее выделению на катоде. Такой большее и т. д. Соотношение становится еще более общим, если перейти
процесс позволяет путем электролиза производить очистку металлов. к эквивалентным весам, так как в этом случае отпадают различия, свя-
Процессы электролиза расплавов и растворов различных веществ занные с зарядами ионов.
очень широко используются в промышленности для получения самых Законы электролитической проводимости были эксперименталь-
различных соединений: металлов, газов, солей. Электролиз использует- но установлены Фарадеем в 1836 г. Этих законов два.
ся и в аналитической химии, как один из самых мощных методов разде- Первый закон Фарадея относится к связи между количеством вы-
ления анализируемых элементов. делившегося на электроде вещества, силой тока и временем прохожде-
В зависимости от химической активности того или иного элемен- ния тока через электролит. Этот закон имеет следующий простой
та переход его из атомного состояния в ионное происходит с различной смысл: масса выделившегося на электроде вещества M пропорциональ-
легкостью. Следовательно, и наоборот – необходимые напряжения для на силе тока I и времени его прохождения t:
перевода различных ионов в нейтральные атомы напряжения электри- M=kIt, (1)
ческого тока должны быть различными. Например, сравнительная ак- где k – коэффициент пропорциональности, зависящий только от рода
тивность металлов очень хорошо иллюстрируется рядом напряжений. выделившегося вещества и состава электролита.
Последний в основных чертах имеет следующий вид: Произведение силы тока I на время t представляет собой количе-
ство электричества Q, прошедшее через электролит: I ⋅ t = Q ,
.....K.....Ca.....Mg.....Zn.....Fe.....Sn.....H.....Cu.....Ag.....Au.....
25 26
