Електроліз розплавів

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.

ПОДІЛИТИСЯ: