Окислювально-відновна реакція, що протікає на електродах при проходженні електричного струму через розчин або розплав, називається електролізом. Окремо виділяють електроліз розчинів і електроліз розплавів. Розглянемо, як протікає процес в розплавах.
Суть процесу
Рушійною силою електролізу є електрику. Під дією енергії електричного струму здійснюється хімічна реакція, яка не відбувається спонтанно.
Процеси відновлення та окислення протікають окремо, на різних електродах. Як електроди беруться будь-які матеріали, здатні проводити електричний струм. Найчастіше це метали. З неметалів використовують вуглець, з нього виготовляють графітові стрижні. У рідкісних випадках в якості електрода виступають рідини.
У розплав поміщають два протилежно заряджених електроди, до яких рухаються різнозаряджені іони.
Позитивно заряджені катіони, в яких кількість електронів менше кількості протонів, рухаються до негативного полюса електрода – катода. В якості катода беруть металеву пластину з міді, латуні, цинку, алюмінію.
До анода – позитивного полюса – рухаються аніони. Це негативно заряджені іони, в яких число електронів перевищує кількість протонів. Анод в процесі електролізу окислюється, тобто розчиняється. Тому в якості анода беруть матеріал, що не впливає на хімічний процес. Такий анод називається інертним електродом. Відповідні матеріали – графіт, платина.
Електроліз розчинів протікає складніше, ніж розплавів. У розчині беруть участь іони речовини і іони розчинника, в розплавах – тільки іони речовини. Головним продуктом електролізу розплаву є метал (завжди катіон). Побічні продукти:
- газ – кисень, водень, хлор;
- рідини – вода, оксид сірки (VI), бром.
На катоді відбувається процес відновлення, на аноді – процес окислення.
Приклади
Розглянемо схему електролізу на прикладі розплавів оксидів, основ і солей у таблиці.
Розплав | Опис | Приклади |
Оксид | – Відновлення металу на катоді: Men+ + ne– = Me0; – окиснення кисню на аноді: O-2 – 2e– = O2 | 2K2O = 4K + O2 |
Основа | – Відновлення металу на катоді: Men+ + ne– = Me0; – окиснення кисню у складі гідроксидної групи на аноді: 4OH− – 4e = 2H2O + O2 | 4NaOH = 4Na + 2H2O + O2↑ або NaOH → Na+ + OH– |
Безкиснева сіль | Відновлення металу на катоді: Men+ + ne– = Me0; –окиснення безкисневого аніона на аноді: An- – ne– = A0 | 2NaBr = 2Na + Br2 або NaBr → Na+ + Br– |
Кисневовмісна сіль | –Відновлення металу на катоді: Men+ + ne– = Me0; – окиснення кисневого аніона на аноді: 2AO2- – 4e– = 2AO2- + O2 | 2Na2SO4 = 4Na + 2SO3↑ + O2↑ або Na2SO4 → 2Na+ + SO42- |
Електроліз є промисловим способом отримання металів, нанесення металевого покриття, відтворення форми предметів.
Що ми дізналися?
Електроліз – окислювально-відновний процес за участю електричного струму. У розплавах за допомогою електрики вихідна речовина розділяється на катіони металу і аніони. Позитивно заряджені катіони прагнуть до катода – негативно зарядженого електроду. Аніони – негативно заряджені іони – осідають на позитивно зарядженому аноді. Тому на катоді відбувається відновлення, на аноді – окислення. За допомогою електролізу розплаву отримують метали, наносять металеве покриття і відтворюють форму об’єктів.