ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
31
14.4. Электролиз
Электролизом называется процесс разложения вещества электрическим током.
Сущность электролиза заключается в том, что при пропускании тока через раствор
электролита (или расплавленный электролит) положительно заряженные ионы пере-
мещаются к катоду, а отрицательно заряженные – к аноду. Достигнув электродов, ио-
ны разряжаются, в результате чего у электродов выделяются составные части рас-
творенного электролита или водород и кислород из воды.
• Для перевода различных ионов в нейтральные атомы или группы атомов требует-
ся различное напряжение электрического тока. Одни ионы легче теряют свои за-
ряды, другие труднее. Степень легкости, с которой разряжаются (присоединяют
электроны) ионы металлов, определяется положением металлов в ряду напряже-
ний. Чем левее стоит металл в ряду напряжений, чем больше его отрицательный
потенциал (или меньше положительный потенциал), тем труднее при прочих рав-
ных условиях разряжаются его ионы (легче всего разряжаются ионы Аu
3+
, Ag
+
;
труднее всего Li
+
, Rb
+
, K
+
).
• Если в растворе одновременно находятся ионы нескольких металлов, то в первую
очередь разряжаются ионы того металла, у которого отрицательный потенциал
меньше (или положительный – больше). Например, из раствора, содержащего ио-
ны Zn
2+
и Cu
2+
, сперва выделяется металлическая медь. Но величина потенциала
металла зависит также и от концентрации его ионов в растворе; точно также изме-
няется и легкость разряда ионов каждого металла в зависимости от их концентра-
ции: увеличение концентрации облегчает разряд ионов, уменьшение – затрудняет.
Поэтому при электролизе раствора, содержащего ионы нескольких металлов мо-
жет случиться, что выделение более активного металла будет происходить рань-
ше, чем выделение менее активного (если концентрация ионов первого металла
значительна, а второго – очень мала).
• В водных растворах солей, кроме ионов соли, всегда имеются еще и ионы воды
(Н
+
и ОН
-
). Из них ионы водорода будут разряжаться легче, чем ионы всех метал-
лов, предшествующих водороду в ряду напряжений. Однако ввиду ничтожной кон-
центрации водородных ионов при электролизе всех солей, кроме солей наиболее
активных металлов, у катода происходит выделение металла, а не водорода.
Только при электролизе солей натрия, кальция и других металлов до алюминия
включительно разряжаются ионы водорода, и выделяется водород.
• У анода могут разряжаться или ионы кислотных остатков или гидроксильные ионы
воды. Если ионы кислотных остатков не содержат кислорода (Cl
-
, S
2-
, CN
-
и др.), то
обычно разряжаются именно эти ионы, а не гидроксильные, которые теряют свой
заряд значительно труднее, и у анода выделяются Cl
2
, S и т.д. Наоборот, если
электролизу подвергается соль кислородсодержащей кислоты или сама кислота,
то разряжаются гидроксильные ионы, а не ионы кислородных остатков. Образую-
щиеся при разряде гидроксильных ионов нейтральные группы ОН тотчас же раз-
лагаются по уравнению:
4OH
-
→
→→
→ 2H
2
O + O
2
В результате у анода выделяется кислород.
31 14.4. Электролиз Электролизом называется процесс разложения вещества электрическим током. Сущность электролиза заключается в том, что при пропускании тока через раствор электролита (или расплавленный электролит) положительно заряженные ионы пере- мещаются к катоду, а отрицательно заряженные – к аноду. Достигнув электродов, ио- ны разряжаются, в результате чего у электродов выделяются составные части рас- творенного электролита или водород и кислород из воды. • Для перевода различных ионов в нейтральные атомы или группы атомов требует- ся различное напряжение электрического тока. Одни ионы легче теряют свои за- ряды, другие труднее. Степень легкости, с которой разряжаются (присоединяют электроны) ионы металлов, определяется положением металлов в ряду напряже- ний. Чем левее стоит металл в ряду напряжений, чем больше его отрицательный потенциал (или меньше положительный потенциал), тем труднее при прочих рав- ных условиях разряжаются его ионы (легче всего разряжаются ионы Аu3+, Ag+; труднее всего Li+, Rb+, K+). • Если в растворе одновременно находятся ионы нескольких металлов, то в первую очередь разряжаются ионы того металла, у которого отрицательный потенциал меньше (или положительный – больше). Например, из раствора, содержащего ио- ны Zn2+ и Cu2+, сперва выделяется металлическая медь. Но величина потенциала металла зависит также и от концентрации его ионов в растворе; точно также изме- няется и легкость разряда ионов каждого металла в зависимости от их концентра- ции: увеличение концентрации облегчает разряд ионов, уменьшение – затрудняет. Поэтому при электролизе раствора, содержащего ионы нескольких металлов мо- жет случиться, что выделение более активного металла будет происходить рань- ше, чем выделение менее активного (если концентрация ионов первого металла значительна, а второго – очень мала). • В водных растворах солей, кроме ионов соли, всегда имеются еще и ионы воды (Н+ и ОН-). Из них ионы водорода будут разряжаться легче, чем ионы всех метал- лов, предшествующих водороду в ряду напряжений. Однако ввиду ничтожной кон- центрации водородных ионов при электролизе всех солей, кроме солей наиболее активных металлов, у катода происходит выделение металла, а не водорода. Только при электролизе солей натрия, кальция и других металлов до алюминия включительно разряжаются ионы водорода, и выделяется водород. • У анода могут разряжаться или ионы кислотных остатков или гидроксильные ионы воды. Если ионы кислотных остатков не содержат кислорода (Cl-, S2-, CN- и др.), то обычно разряжаются именно эти ионы, а не гидроксильные, которые теряют свой заряд значительно труднее, и у анода выделяются Cl2, S и т.д. Наоборот, если электролизу подвергается соль кислородсодержащей кислоты или сама кислота, то разряжаются гидроксильные ионы, а не ионы кислородных остатков. Образую- щиеся при разряде гидроксильных ионов нейтральные группы ОН тотчас же раз- лагаются по уравнению: 4OH- → 2H2O + O2 В результате у анода выделяется кислород.
