ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
92
ЭЛЕКТРОЛИЗ
Сегодня электроорганика представляет собой
такую область химии, многообразие реакций в
которой распространилось уже до необозри-
мых пределов,… каждое органическое соеди-
нение может быть окислено или восстановле-
но электрохимическим путем.
З. Поллер
Электролизом называют совокупность процессов, протекающих на электро-
дах электролизера при прохождении электрического тока через раствор или расплав
электролита. При этом идут реакции, обратные тем, что имеют место в ГЭ. Следова-
тельно,
электролизер – это устройство, в котором электрическая энергия внешнего
источника тока превращается в химическую энергию окислительно-
восстановительных процессов, аккумулируемую в их продуктах. (Внешний источник
тока как бы выполняет роль насоса по перекачке электронов.)
Отметим, что окислительно-восстановительное действие электрического тока
может быть сильнее действия химических окислителей и восстановителей. Поэтому в
принципе любая
электрохимическая реакция, протекающая в ГЭ, может быть осуще-
ствлена в противоположном направлении, если приложить встречную э.д.с., превы-
шающую E∆ гальванического элемента (при этом ГЭ превращается в электролизер.)
Как и в ГЭ, окисление в электролизере идет на аноде, а восстановление на ка-
тоде, но отличие состоит в том, что при
электролизе анод заряжен положительно, а
катод – отрицательно. Однако при любом электрохимическом процессе (работе ГЭ
или электролизе) к
катоду перемещаются катионы электролита, а к аноду – его
анионы.
На характер электродных процессов при электролизе большое влияние оказы-
вают следующие факторы: состав электролита, природа растворителя, материал
электрода и режим электролиза (напряжение, сила тока, температура и др.).
В частности, электролиз расплава и раствора одного и того же вещества мо-
жет протекать различно из-за
сольватирующего эффекта растворителя и вследст-
вие
конкуренции с его частицами. Причем на катоде, как правило, разряжаются
ионы с
более положительным потенциалом, а на аноде – с менее положи-
тельным
(обычно это бескислородные
1
анионы).
Например, при электролизе раствора KI на катоде восстанавливаются части-
цы воды с выделением газа
2
H (ибо 93,2)K/K(E
0
−=
+
В, а 41,0)H/OH(E
22
0
−= В).
На аноде же образуется
2
I , поскольку потенциал окисления
−
I ( 53,0)I/I(E
2
0
=
−
B)
ниже, чем потенциал окисления воды в нейтральной среде (82,0)OH/O(E
22
0
= В).
Однако и анионы
−
Br ( 07,1)B/Br(E
2
0
=
−
В) и
−
Cl ( 36,1)Cl/Cl(E
2
0
=
−
В) тоже
окисляются на аноде, причем не только в кислых, но и в нейтральных водных рас-
творах, что выглядит аномальным, если сравнивать со значениями стандартных по-
тенциалов воды.
Эта аномалия объясняется значительным
тормозящим действием материала
анода (отрицательный катализ) на процесс выделения
2
O (но не
2
Cl или
2
Br ), по-
этому требуется приложить
дополнительное напряжение, т.н. перенапряжение
[7], чтобы окислялись частицы воды до
2
O .
1
Исключение составляют фторид-ионы, поскольку E
0
(F
2
/F
-
)=2,87 В, что значительно выше, чем по-
тенциал окисления воды даже в кислой среде (1,23 В).
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- …
- следующая ›
- последняя »
