Beth yw electrolysis? Mae'r anod a'r catod. proses ffisigocemegol

Am gyfnod hir nad oedd pobl yn llwyddo i gael llawer o sylweddau pur yn y ffurf rhad ac am ddim. Megis, er enghraifft:

• metelau;
• alcalïau;
• chloro;
• hydrogen;
• perocsid hydrogen;
• clorin organig ac eraill.

Cawsant naill chynnwys uchel o amhureddau, roedd yn amhosibl i gael gwared ar, neu ddim o gwbl syntheseiddio o ba. Ond mae'r cysylltiad yn bwysig iawn ar gyfer eu defnyddio mewn diwydiant a bywyd bob dydd. Ond gyda darganfod proses megis electrolysis, tasg o cyfrannau enfawr wedi cael ei ddatrys. Heddiw mae'n cael ei ddefnyddio nid yn unig ar gyfer synthesis, ond hefyd ar gyfer nifer o brosesau eraill.

Beth yw electrolysis? Fel mae'n digwydd, mae rhai o'r camau pentwr o hyd, beth yw'r prif fantais y dull hwn, yn ceisio deall y cwrs yr erthygl.

Beth yw electrolysis?

I ateb y cwestiwn hwn, mae'n rhaid i ni yn gyntaf yn ceisio deall y derminoleg a'r rhai cysyniadau ffisegol a chemegol sylfaenol.

1. DC - ffrwd gyfeirio o electronau sy'n deillio o unrhyw ffynhonnell o drydan.
2. Electrolyt - sylwedd, ateb o sy'n gallu cynnal cerrynt trydan.
3. Electrodau - plât deunyddiau penodol, rhyng-gysylltiedig, a oedd yn pasio trydan drwy eu hunain (anod a catod).
4. Mae'r adwaith rhydocs - proses lle ceir newid yn y radd o ocsideiddio y cyfranogwyr. Hynny yw, mae rhai ïonau oxidize ac yn cynyddu gwerth y radd o ocsideiddio, tra bod eraill yn cael eu lleihau, gostwng ei.

Wedi egluro pob un o'r termau hyn, gallwch ateb y cwestiwn o beth yw electrolysis. Mae'r broses rhydocs, sy'n cynnwys basio cerrynt uniongyrchol drwy ateb electrolyt ac yn cael ei derfynu gan ryddhau gwahanol gynnyrch yn y electrodau.

Hawdd gosod, y gellir ei alw electrolyzer, yn cynnwys dim ond ychydig o gydrannau:

• dau sbectol gyda electrolyt;
• ffynhonnell cyfredol;
• dau electrodau wedi'u cydgysylltu.

Mae'r diwydiant yn defnyddio dyluniad awtomataidd llawer mwy cymhleth, gan ganiatáu i gael nifer fawr o gynhyrchion - baddonau electrolysis.

proses electrolysis yn weddol gymhleth, yn ddarostyngedig i nifer o gyfreithiau a elw damcaniaethol yn ôl y drefn a rheolau. I ragweld y canlyniad yn gywir, yr holl ddeddfau a llwybr posibl i'w dysgu yn dda.

Mae sylfeini damcaniaethol y broses

Y canoniaid pwysicaf sylfaenol y mae yn gorwedd electrolysis - cyfreithiau Michael Faraday - y ffisegydd enwog, sy'n adnabyddus am ei waith ym maes cerrynt trydanol a holl brosesau cysylltiedig.

Mae'r holl reolau o'r fath dau, pob un ohonynt yn disgrifio hanfod y prosesau yn y electrolysis.

Mae'r gyfraith yn gyntaf

Y cyntaf gyfraith Faraday, y fformiwla sy'n cael ei ysgrifennu fel m = Ki * Δt, fel a ganlyn.

sylwedd Offeren rhyddhau ar yr electrod mewn cyfrannedd union drydan, sydd wedi pasio trwy'r electrolyt.

Mae'r fformiwla yn dangos bod y m - yn y màs o ddeunydd, I - dwyster presennol, Δt - amser pryd y caiff ei basio. Hefyd wedi ei gynnwys yw gwerth k, a elwir yr hyn sy'n cyfateb electrogemegol y cyfansoddyn. Mae'r gwerth hwn yn dibynnu ar natur y cyfansoddyn ei hun. K yn rhifyddol hafal i màs y sylwedd sy'n cael ei ryddhau ar yr electrod trwy'r electrolyt wrth basio un uned ac am ddim drydanol.

Mae'r ail rheol electrolysis

Mae'r ail gyfraith Faraday, y fformiwla ohonynt - m = M * I * Δt / n * F, fel a ganlyn. Sy'n cyfateb electrogemegol y cyfansoddyn (k) mewn cyfrannedd union ei fàs molar, ac mewn cyfrannedd gwrthdro i falens y sylwedd.

Mae'r fformiwla uchod yn ganlyniad i dynnu'n ôl yr holl Daleithiau. Mae'n cyfleu hanfod yr ail gyfraith electrolysis. M - molar cyfansoddion torfol, I - dwysedd cyfredol pasio ar gyfer y broses gyfan, Δt - cyfanswm amser electrolysis, F - Faraday gyson, n - electronau sy'n cael eu cynnwys yn y broses. Eu rhif yn hafal i'r tâl y ion, yn cymryd rhan yn y broses.

deddfau Faraday i helpu i ddeall beth yw electrolysis, ac i gyfrifo'r cynnyrch posibl yn ôl pwysau, y canlyniad a ddymunir yw rhagweld ac yn dylanwadu ar y cwrs y broses. Maent yn ffurfio sail ddamcaniaethol y trawsffurfiadau.

Mae cysyniad y anod a'i mathau

Pwysig iawn yn y electrodau electrolysis. Mae'r holl broses yn dibynnu ar y deunydd y maent yn cael eu gwneud, eu natur a'u priodweddau penodol. Felly, rydym yn ystyried yn fanylach bob un ohonynt.

Anod - plws neu electrod positif. Hynny yw, un sy'n cael ei ynghlwm wrth y "+" polyn o'r ffynhonnell pŵer. Yn unol â hynny, er mwyn iddo oddi wrth yr ateb electrolyt yn symud ïonau negyddol neu anionau. Byddant yn oxidize yma, gan ennill gradd uwch o ocsideiddio.

Felly, gallwn dynnu ychydig diagram a fydd yn helpu cofio prosesau anodic: mae anod "ynghyd" - anionau - ocsideiddio. Felly mae dau fath sylfaenol o electrod, yn dibynnu ar a fydd yn troi cynnyrch penodol.

1. Mae'r anod anhydawdd neu anadweithiol. math o'r fath yn cynnwys electrod sy'n gwasanaethu yn unig i drosglwyddo electronau a phrosesau ocsideiddio, fodd bynnag, nid yw'n cael ei fwyta ac nid diddymu. anodau fath yn cael eu gwneud o graffit, iridium, platinwm, carbon ac yn y blaen. Gan ddefnyddio'r electrodau hyn, gall y metelau yn cael ei gynhyrchu mewn nwyon pur (ocsigen, hydrogen, clorin ac yn y blaen).
2. Mae'r anod toddadwy. Pan fydd y prosesau ocsidiol iddo doddi ac effeithio ar ganlyniad y electrolysis. Mae'r deunyddiau sylfaenol o adeiladu ar gyfer y math hwn o electrod: nicel, copr, cadmiwm, plwm, tun, sinc ac eraill. Gan ddefnyddio'r angen anodau hyn ar gyfer electrorefining prosesau o fetelau, electroplatio, cotio amddiffynnol yn erbyn cyrydu, ac yn y blaen.

Hanfod y prosesau sy'n digwydd ar yr electrod positif yn cael ei ostwng i i ryddhau ïonau mwyaf electronegatif ystyrlon posibl. Ivot pam anionau asidau hydrogen a ïon hydrocsid, ac yna y dŵr, os yw'n ateb. Ocsigen sy'n cynnwys anionau mewn hydoddiant dyfrllyd electrolyt, nid yn gyffredinol yn yr anod ei ryddhau, gan fod y dŵr yn ei gwneud yn gyflymach, gan ryddhau ocsigen.

Mae'r catod a'i nodweddion

Mae'r cathod - yn electrod gwefr negatif (oherwydd y casgliad o electronau arno pan cerrynt trydanol). Dyna pam iddo symud ïonau gwefr bositif - catďonau sydd yn cael adsefydlu, hynny yw, lleihau faint o ocsideiddio.

Mae berthnasol i gofio cynllun catod "minws" hefyd - cation - adferiad. Gan fod y deunydd ar gyfer y cathod yn cynnwys:

• dur di-staen;
• copr;
• carbon;
• pres;
• haearn;
• alwminiwm ac eraill.

Mae ar electrod hwn yn dod â metelau adennill sylweddau pur, sy'n un o'r prif ddulliau ar gyfer cynhyrchu eu ddiwydiannol. Mae hefyd yn bosibl yn trosglwyddo electronau o'r anod i'r catod, ac os bydd y cyntaf - hydawdd, ei ïonau yn cael eu lleihau ar yr electrod negatif. Yma, mae adfer cationau i nwy hydrogen H _2. Felly, mae'r cathod - yn un o rannau mwyaf pwysig yn y cynllun cyffredinol o electrolysis o sylweddau.

electrolysis o toddi

O safbwynt broses gemegol dan ystyriaeth wedi ei hafaliad. Gyda yn bosibl i gynrychioli'r gylched cyfan ar bapur ac i ragweld canlyniad. Y peth pwysicaf y dylech dalu sylw at - presenoldeb neu absenoldeb amgylchedd dyfrol a'r math o yr anod (toddadwy neu beidio).

Os oes angen i gael y cynnyrch canlynol: metelau alcalïaidd ac alcalinaidd ddaear, alcalïau, alwminiwm, beryliwm, anionau nwyon ocsigen sy'n cynnwys ni all wedyn yn gwestiwn am electrolysis o'r ateb electrolyt. Dim ond toddi, oherwydd ni fydd cysylltiadau sy'n ofynnol fel arall yn gweithio. Dyna pam yn y diwydiant yn aml yn syntheseiddio sylweddau hyn, a'u defnyddio halwynau a hydrocsidau anhydrus sych.

Yn gyffredinol, toddi hafaliad electrolysis yn eithaf syml a safonol. Er enghraifft, os ydym yn ystyried ac yn ei gofnodi ar gyfer potasiwm ïodid, bydd y farn yn y canlynol:

KI = K ^{+ +} I ^-

Mae'r catod (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Mae'r anod ^{(A) "+": 2I - -} 2e = Rwy'n ₂ ⁰

Proses Canlyniad: KI = K + I _2.

Yn yr un modd, bydd electrolysis cofnodi unrhyw fetel waeth beth yw ei botensial electrod.

Electrolysis y hydoddiant dyfrllyd

Pan ddaw i electrolyt atebion, bydd canlyniad y broses fod yn wahanol iawn. Wedi'r cyfan, dŵr yn dod yn gyfranogwr gweithredol. Mae hefyd yn gallu dissociating i mewn i ïonau a rhyddhau o'r electrodau. Felly, mewn achosion o'r fath pwysig electrod posibl ïonau. Na'i werth negyddol yn is, y mwyaf yw'r tebygolrwydd o ocsideiddio gyflymach neu leihau.

Electrolysis o'r hydoddiant dyfrllyd yn ddarostyngedig i nifer o reolau y mae'n rhaid eu cof.

1. Prosesau anodic: dim ond anionau asidau hydrogen rhyddhau (ac eithrio hydrogen fflworid). Os ïon ocsigen neu ïon fflworid, yna bydd dŵr yn cael ei oxidized i ryddhau ocsigen.
2. Mae'r prosesau cathodig: Ni all electrowinning metelau yn y gyfres electrogemegol (hyd at ac yn cynnwys alwminiwm) ar y catod yn cael ei adfer oherwydd y gweithgaredd cemegol uchel. Mae hyn yn gwneud i'r dŵr i ryddhau hydrogen. Metelau o alwminiwm i hydrogen hadfer ar yr un pryd â dŵr i sylweddau syml. Mae'r rhai sydd ar ôl hydrogen yn y gyfres electrogemegol (gweithgarwch isel), yn hawdd cael gostyngiad i sylweddau syml.

Os ydych yn dilyn y rheolau hyn, gallwn bortreadu unrhyw electrolysis a chyfrifo'r cynnyrch. Yn achos cylched anod toddadwy yn amrywio ac yn dod yn llawer mwy cymhleth.

halwynau electrolysis

Mae'r prosesau hyn yn cael eu defnyddio ar gyfer cael metelau pur a nwyon, gan ei fod yn dechnolegol syml ac yn fanteisiol yn economaidd. Yn ogystal, mae'r cynnyrch yn dod gyda lefel uchel o burdeb, sy'n bwysig.

Er enghraifft, gall electrowinning o gopr gael yn gyflym ar ffurf pur o ateb unrhyw halen. Y mwyaf cyffredin a ddefnyddir sylffad copr neu copr sylffad (II) - CuSO _4.

Fel y gall doddi neu hydoddiant o'r halen yn cael ei dynnu metel pur, sydd mor angenrheidiol ym mron pob sector o beirianneg metel ac Electronig.

proses Ystyr a chymhwyso

Electrolysis - proses bwysig iawn. Ar ei sylfaen yn seiliedig yn y gwaith technegol angenrheidiol, megis:

1. puro metel.
2. Electroextraction.
3. Electroplatio.
4. Electrosynthesis.
5. Mae'r cais o haenau gwrth-cyrydu ac eraill.