Електроліз — розклад речовин (наприклад, води, розчинів кислот, лугів, розчинених або розплавлених солей тощо) постійним електричним струмом.
Електроліз полягає в електрохімічних процесах окиснення та відновлення на електродах. При електролізі позитивно заряджені йони (катіони) рухаються до катода, на якому електрохімічно відновлюються. Негативно заряджені йони (аніони) рухаються до анода, де електрохімічно окиснюються.
Хімічні зміни, спричинені пропусканням електричного струму через розплавлену йонну сполуку або через розчин, який містить йони. Їх зумовлює сукупність хімічних реакцій, що протікають під дією електричного струму на електродах, занурених в електроліт, при цьому на катоді відбувається відновлення, а на аноді окиснення йонів електроліту.
В результаті електролізу на електродах виділяються речовини в кількостях, пропорційних кількості пропущеного струму. Електроліз застосовується для одержання багатьох речовин (металів, водню, хлору та ін.), при гальваностегії (нанесенні металічних покриттів), гальванопластиці (відтворенні форми предметів), а також у хімічному аналізі (полярографія).
Історія
Відкриття електролізу стало можливим тільки лише після створення Вольтом батареї гальванічних елементів (1799).
У 1800 англійські дослідники Нікольсон і Карлейль відкрили електроліз: вони встановили, що під час проходження постійного струму у воді чи водних розчинах вода розкладається на водень і кисень. Результати пізніших досліджень, завершених Майклом Фарадеєм 1833, були сформульовані у вигляді законів.
Первинні і вторинні реакції
Реакції, які відбуваються при електролізі на електродах називаються вторинними. Первинними є реакції дисоціації в електроліті. Поділ реакцій на первинні й вторинні допоміг Майклу Фарадею встановити закони електролізу.
Електроліз розчинів солей
Процес електролізу класифікують за катіонним та аніонним вмістом солі. За катіонним вмістом можна виділити наступні три групи солей:
- Солі що містять іони Li,K,Na,Mg,Ba. Під час їх електролізу метал не відновлюється на катоді, але виділяється водень.
- Солі що містять іони Mn,Fe,Zn,Sn. Під час їх електролізу метал відновлюється на катоді й виділяється водень.
- Солі що містять іони Cu,Ag,Hg,Pt. Під час їх електролізу метал відновлюється на катоді , водень не виділяється.
За аніонним вістом солі поділяють на такі групи:
- Солі що мають у складі залишки безоксигеновмісних кислот:
![image]()
.Під час їх електролізу відбувається утворення простої речовини. Наприклад: ![image]()
- Солі що мають у складі залишки оксигеновмісних кислот: іони
![image]()
та ![image]()
. Дані іони в кислому то нейтральному середовищі призводять до утворення кисню та Гідроген йонів за дії струму, а в лужному-до утворення кисню та води.
Практичне значення
Електрохімічні процеси широко застосовуються в різних галузях сучасної техніки, в аналітичній хімії, біохімії і т. д. У хімічній промисловості електролізом одержують хлор і фтор, луги, хлорат і перхлорат, надсірчану кислоту і персульфати, хімічно чисті водень і кисень і т. д. При цьому одні речовини одержують шляхом відновлення на катоді, інші — електроокисненням на аноді.
Електроліз в гідрометалургії є однією зі стадій переробки металомісткої сировини, що забезпечує отримання товарних металів.
У кольоровій металургії електроліз використовують для добування металів з руд та їх очищення. Електролізом з розплавлених середовищ отримують алюміній, магній, титан, цирконій, уран, берилій та ін. Для рафінування (очищення) металу електролізом з нього відливають пластини і поміщають їх як анодів в електролізер. При пропущенні струму метал, що підлягає очищенню, піддається анодному розчиненню, тобто переходить у розчин у вигляді катіонів. Потім ці катіони металу розряджаються на катоді, завдяки чому утворюється компактний осад вже чистого металу. Домішки, що знаходяться в аноді, або залишаються нерозчинними, або переходять в електроліт і видаляються.
Гальванотехніка — область прикладної електрохімії, що займається процесами нанесення металевих покриттів на поверхню як металевих, так і неметалевих виробів при проходженні постійного електричного струму через розчини їх солей. Гальванотехніка поділяється на гальваностегію і гальванопластику.
- Гальваностегія — це електроосадження на поверхню металу іншого металу, який міцно зв'язується (зчіплюється) з покриваючим металом (предметом), що слугує катодом електролізера.
Перед покриттям вироби необхідно ретельно очистити, в іншому випадку метал буде осідати нерівномірно, і зв'язок металу з поверхнею виробу буде нестійким. Способом гальваностегії можна покрити деталь тонким шаром золота або срібла, хрому або нікелю. За допомогою електролізу можна наносити найтонші металеві покриття на різні металеві поверхні. При такому способі нанесення покриттів, деталь використовують як катод, який міститься у розчину солі того металу, покриття з якого необхідно отримати. Як анод використовують пластинку з того ж металу.
- Гальванопластика — одержання шляхом електролізу точних, легко відокремлюваних металевих копій щодо значної товщини з різних як неметалічних, так і металевих предметів, які називаються матрицями.
За допомогою гальванопластики виготовляють бюсти, статуї і т. д.
Гальванопластику використовують для нанесення порівняно товстих металевих покриттів на інші метали (наприклад, утворення «накладного» шару нікелю, срібла, золота і т. д.).
Крім зазначених вище, електроліз знайшов застосування і в інших галузях:
- Отримання оксидних захисних плівок на металах (анодування);
- Електрохімічна обробка поверхні металевого виробу (полірування);
- Електрохімічне фарбування металів (наприклад, міді, латуні, цинку, хрому та ін.);
- Очищення води — видалення з неї розчинних домішок. В результаті виходить так звана м'яка вода (за своїми властивостями наближається до дистильованої);
- Електрохімічна заточка ріжучих інструментів (наприклад, хірургічних ножів (скальпелів), бритв і т. д.).
Цікавий факт
Вперше паралельне з'єднання приймачів електричного струму запропонував російський фізик В. В. Петров під час дослідів з електролізу. Учений проводив одночасне розкладання води в декількох скляних трубках, приєднаних до одного джерела струму.[значущість факту?]
Див. також
- Електролізер
- Електролітична дисоціація
- Електролітична чарунка
- Медіатор (електроліз)
- Фотоелектроліз
Джерела
- Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
- Handbuch der experimentellen Chemie. Sekundarbereich II. Band 6: Elektrochemie. Aulis Verlag Deubner, 1994, ISBN 3-7614-1630-X.
Посилання
- Електроліз // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.
- ЕЛЕКТРОЛІЗ [Архівовано 10 березня 2016 у Wayback Machine.] //Фармацевтична енциклопедія
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Elektroliz rozklad rechovin napriklad vodi rozchiniv kislot lugiv rozchinenih abo rozplavlenih solej tosho postijnim elektrichnim strumom Ilyustraciya elektroliznogo aparatu Gofmana yakij vikoristovuyut u shkilnij laboratoriyi Elektroliz polyagaye v elektrohimichnih procesah okisnennya ta vidnovlennya na elektrodah Pri elektrolizi pozitivno zaryadzheni joni kationi ruhayutsya do katoda na yakomu elektrohimichno vidnovlyuyutsya Negativno zaryadzheni joni anioni ruhayutsya do anoda de elektrohimichno okisnyuyutsya Himichni zmini sprichineni propuskannyam elektrichnogo strumu cherez rozplavlenu jonnu spoluku abo cherez rozchin yakij mistit joni Yih zumovlyuye sukupnist himichnih reakcij sho protikayut pid diyeyu elektrichnogo strumu na elektrodah zanurenih v elektrolit pri comu na katodi vidbuvayetsya vidnovlennya a na anodi okisnennya joniv elektrolitu V rezultati elektrolizu na elektrodah vidilyayutsya rechovini v kilkostyah proporcijnih kilkosti propushenogo strumu Elektroliz zastosovuyetsya dlya oderzhannya bagatoh rechovin metaliv vodnyu hloru ta in pri galvanostegiyi nanesenni metalichnih pokrittiv galvanoplastici vidtvorenni formi predmetiv a takozh u himichnomu analizi polyarografiya IstoriyaVidkrittya elektrolizu stalo mozhlivim tilki lishe pislya stvorennya Voltom batareyi galvanichnih elementiv 1799 U 1800 anglijski doslidniki Nikolson i Karlejl vidkrili elektroliz voni vstanovili sho pid chas prohodzhennya postijnogo strumu u vodi chi vodnih rozchinah voda rozkladayetsya na voden i kisen Rezultati piznishih doslidzhen zavershenih Majklom Faradeyem 1833 buli sformulovani u viglyadi zakoniv Pervinni i vtorinni reakciyiReakciyi yaki vidbuvayutsya pri elektrolizi na elektrodah nazivayutsya vtorinnimi Pervinnimi ye reakciyi disociaciyi v elektroliti Podil reakcij na pervinni j vtorinni dopomig Majklu Faradeyu vstanoviti zakoni elektrolizu Elektroliz rozchiniv solejProces elektrolizu klasifikuyut za kationnim ta anionnim vmistom soli Za kationnim vmistom mozhna vidiliti nastupni tri grupi solej Soli sho mistyat ioni Li K Na Mg Ba Pid chas yih elektrolizu metal ne vidnovlyuyetsya na katodi ale vidilyayetsya voden Soli sho mistyat ioni Mn Fe Zn Sn Pid chas yih elektrolizu metal vidnovlyuyetsya na katodi j vidilyayetsya voden Soli sho mistyat ioni Cu Ag Hg Pt Pid chas yih elektrolizu metal vidnovlyuyetsya na katodi voden ne vidilyayetsya Za anionnim vistom soli podilyayut na taki grupi Soli sho mayut u skladi zalishki bezoksigenovmisnih kislot Cl Br I displaystyle ce Cl Br I Pid chas yih elektrolizu vidbuvayetsya utvorennya prostoyi rechovini Napriklad 2Cl 2e Cl2 displaystyle ce 2Cl 2e Cl2 Soli sho mayut u skladi zalishki oksigenovmisnih kislot ioni SO4 NO3 PO4 displaystyle ce SO4 NO3 PO4 ta F displaystyle ce F Dani ioni v kislomu to nejtralnomu seredovishi prizvodyat do utvorennya kisnyu ta Gidrogen joniv za diyi strumu a v luzhnomu do utvorennya kisnyu ta vodi Praktichne znachennyaElektrohimichni procesi shiroko zastosovuyutsya v riznih galuzyah suchasnoyi tehniki v analitichnij himiyi biohimiyi i t d U himichnij promislovosti elektrolizom oderzhuyut hlor i ftor lugi hlorat i perhlorat nadsirchanu kislotu i persulfati himichno chisti voden i kisen i t d Pri comu odni rechovini oderzhuyut shlyahom vidnovlennya na katodi inshi elektrookisnennyam na anodi Elektroliz v gidrometalurgiyi ye odniyeyu zi stadij pererobki metalomistkoyi sirovini sho zabezpechuye otrimannya tovarnih metaliv U kolorovij metalurgiyi elektroliz vikoristovuyut dlya dobuvannya metaliv z rud ta yih ochishennya Elektrolizom z rozplavlenih seredovish otrimuyut alyuminij magnij titan cirkonij uran berilij ta in Dlya rafinuvannya ochishennya metalu elektrolizom z nogo vidlivayut plastini i pomishayut yih yak anodiv v elektrolizer Pri propushenni strumu metal sho pidlyagaye ochishennyu piddayetsya anodnomu rozchinennyu tobto perehodit u rozchin u viglyadi kationiv Potim ci kationi metalu rozryadzhayutsya na katodi zavdyaki chomu utvoryuyetsya kompaktnij osad vzhe chistogo metalu Domishki sho znahodyatsya v anodi abo zalishayutsya nerozchinnimi abo perehodyat v elektrolit i vidalyayutsya Galvanotehnika oblast prikladnoyi elektrohimiyi sho zajmayetsya procesami nanesennya metalevih pokrittiv na poverhnyu yak metalevih tak i nemetalevih virobiv pri prohodzhenni postijnogo elektrichnogo strumu cherez rozchini yih solej Galvanotehnika podilyayetsya na galvanostegiyu i galvanoplastiku Galvanostegiya ce elektroosadzhennya na poverhnyu metalu inshogo metalu yakij micno zv yazuyetsya zchiplyuyetsya z pokrivayuchim metalom predmetom sho sluguye katodom elektrolizera Pered pokrittyam virobi neobhidno retelno ochistiti v inshomu vipadku metal bude osidati nerivnomirno i zv yazok metalu z poverhneyu virobu bude nestijkim Sposobom galvanostegiyi mozhna pokriti detal tonkim sharom zolota abo sribla hromu abo nikelyu Za dopomogoyu elektrolizu mozhna nanositi najtonshi metalevi pokrittya na rizni metalevi poverhni Pri takomu sposobi nanesennya pokrittiv detal vikoristovuyut yak katod yakij mistitsya u rozchinu soli togo metalu pokrittya z yakogo neobhidno otrimati Yak anod vikoristovuyut plastinku z togo zh metalu Galvanoplastika oderzhannya shlyahom elektrolizu tochnih legko vidokremlyuvanih metalevih kopij shodo znachnoyi tovshini z riznih yak nemetalichnih tak i metalevih predmetiv yaki nazivayutsya matricyami Za dopomogoyu galvanoplastiki vigotovlyayut byusti statuyi i t d Galvanoplastiku vikoristovuyut dlya nanesennya porivnyano tovstih metalevih pokrittiv na inshi metali napriklad utvorennya nakladnogo sharu nikelyu sribla zolota i t d Krim zaznachenih vishe elektroliz znajshov zastosuvannya i v inshih galuzyah Otrimannya oksidnih zahisnih plivok na metalah anoduvannya Elektrohimichna obrobka poverhni metalevogo virobu poliruvannya Elektrohimichne farbuvannya metaliv napriklad midi latuni cinku hromu ta in Ochishennya vodi vidalennya z neyi rozchinnih domishok V rezultati vihodit tak zvana m yaka voda za svoyimi vlastivostyami nablizhayetsya do distilovanoyi Elektrohimichna zatochka rizhuchih instrumentiv napriklad hirurgichnih nozhiv skalpeliv britv i t d Cikavij faktVpershe paralelne z yednannya prijmachiv elektrichnogo strumu zaproponuvav rosijskij fizik V V Petrov pid chas doslidiv z elektrolizu Uchenij provodiv odnochasne rozkladannya vodi v dekilkoh sklyanih trubkah priyednanih do odnogo dzherela strumu znachushist faktu Div takozhElektrolizer Elektrolitichna disociaciya Elektrolitichna charunka Mediator elektroliz FotoelektrolizDzherelaGlosarij terminiv z himiyi ukladachi J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Doneck Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Handbuch der experimentellen Chemie Sekundarbereich II Band 6 Elektrochemie Aulis Verlag Deubner 1994 ISBN 3 7614 1630 X PosilannyaElektroliz Universalnij slovnik enciklopediya 4 te vid K Teka 2006 ELEKTROLIZ Arhivovano 10 bereznya 2016 u Wayback Machine Farmacevtichna enciklopediya
