Электролиз
Открытие электролиза стало возможным после изобретения Вольтом батареи гальванических элементов (1799). Уже в 1800 г. английские исследователи Никольсон и Карлейль открыли электролиз: они установили, что при прохождении постоянного тока в воде или водных растворах вода распадается на водород и кислород.
Более поздние исследования были завершены в 1833 г. Майклом Фарадеем в виде законов. Ионы, образующие ток в электролитах (рис. 7.16), имеют названия:
Анионы (гр. — восходящий) — отрицательно заряженные ионы, движущиеся к аноду;
Катионы (идущие книзу) — положительно заряженные ионы, движущиеся к катоду.
При прохождении тока через электролит ионы подходят к электродам, где могут; выделяться на электродах, нейтрализоваться на них, вступать во вторичные реакции с электродами или же с растворителем. Продукты вторичных реакций выделяются на электродах или переходят в раствор.
В упрощенном понимании:
выделение на электродах составных электролита при прохождении тока в нем называется электролизом.
Рассмотрим примеры:
а)
- Электролит — водный раствор HCl.
- Диссоциация: HCl ? H+ + Cl-.
- Анод: 2Cl- — 2e- Cl2.
- Катод: 2H+ + 2e- H2.
Здесь расходуется растворенное вещество, а на электродах выделяются газообразные водород и хлор. Вторичных реакций нет.
б)
- Водный раствор H2SO4.
- Диссоциация: H2SO4 ? 2H+ + SO2-4; H2O ? H+ + OH-.
- Анод: 4OH- — 4e- 2H2O + O2.
- Катод: 2H+ + 2e- H2.
- В растворе остается: SO2-4 + 2H+ H2SO4.
Эта реакция происходит, если электроды изготовлены из платины или никеля. Кислород выделяется на аноде.
в)
- Электроды медные. Водный раствор CuSO4.
- Диссоциация: CuSO4 ? Cu2+ + SO2-4; H2O ? H+ + OH-.
- Катод: Cu2+ + 2e- Cu0 — выделяется на катоде.
- Анод: 4OH- — 4e- 2H2O + O2 — кислород выделяется на аноде.
Анод растворяется, а медь выделяется на катоде.
