Apa elektrolisis? Anoda dan katoda. Proses fisika-kimia

Untuk waktu yang lama orang tidak berhasil mendapatkan banyak zat murni dalam bentuk bebas. Seperti contohnya:

• logam;
• alkalis;
• chloro;
• hidrogen;
• hidrogen peroksida;
• klorin organik dan lain-lain.

Mereka menerima baik kandungan kotoran, dari yang tidak mungkin untuk menyingkirkan, atau tidak disintesis sama sekali. Tapi koneksi sangat penting untuk digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari. Namun dengan ditemukannya proses seperti elektrolisis, tugas dari proporsi yang sangat besar telah diselesaikan. Hari ini digunakan tidak hanya untuk sintesis, tetapi juga untuk banyak proses lainnya.

Apa elektrolisis? Seperti yang terjadi, beberapa tahap menumpuk, apa keuntungan utama dari metode ini, mencoba untuk memahami jalannya artikel.

Apa elektrolisis?

Untuk menjawab pertanyaan ini, pertama kita harus berusaha untuk memahami terminologi dan beberapa konsep fisik dan kimia.

1. DC - aliran diarahkan elektron yang berasal dari sumber listrik.
2. Elektrolit - substansi, solusi yang mampu melakukan arus listrik.
3. Elektroda - sepiring bahan-bahan tertentu, saling berhubungan, yang lulus listrik melalui diri mereka sendiri (anoda dan katoda).
4. Reaksi redoks - suatu proses di mana terjadi perubahan dalam tingkat oksidasi dari peserta. Artinya, beberapa ion mengoksidasi dan meningkatkan nilai dari tingkat oksidasi, sementara yang lain berkurang, menurunkan itu.

Setelah diklarifikasi semua istilah-istilah ini, Anda dapat menjawab pertanyaan tentang apa yang elektrolisis. Proses redoks ini, terdiri melewati arus langsung melalui larutan elektrolit dan diakhiri dengan pelepasan produk yang berbeda di elektroda.

Mudah instalasi, yang dapat disebut electrolyzer, hanya melibatkan beberapa komponen:

• dua gelas dengan elektrolit;
• sumber arus;
• dua elektroda yang saling berhubungan.

Industri ini menggunakan desain otomatis jauh lebih kompleks, yang memungkinkan untuk mendapatkan sejumlah besar produk - mandi elektrolisis.

Proses elektrolisis cukup kompleks, tunduk pada beberapa undang-undang dan hasil teoritis sesuai dengan urutan dan aturan. Untuk benar memprediksi hasilnya, semua hukum dan bagian mungkin untuk belajar dengan baik.

Dasar-dasar teoritis dari proses

Kanon yang paling penting mendasar yang terletak elektrolisis - hukum Michael Faraday - fisikawan terkenal, terkenal karena karyanya di bidang arus listrik dan semua proses yang menyertainya.

Semua aturan seperti dua, yang masing-masing menggambarkan esensi dari proses dalam elektrolisis.

Hukum pertama

Pertama hukum Faraday, rumus yang ditulis sebagai m = kI * AT, adalah sebagai berikut.

substansi massa habis di elektroda berbanding lurus dengan listrik, yang telah melewati elektrolit.

Rumus menunjukkan bahwa m - adalah massa bahan, I - intensitas saat ini, AT - waktu selama itu berlalu. Juga termasuk adalah nilai k, yang disebut setara elektrokimia senyawa. Nilai ini tergantung pada sifat dari senyawa itu sendiri. K secara numerik sama dengan massa zat yang dilepaskan pada elektroda melalui elektrolit ketika melewati satu unit muatan listrik.

Aturan kedua elektrolisis

Hukum kedua Faraday, rumus yang - m = M * I * AT / n * F, adalah sebagai berikut. Sebuah setara elektrokimia senyawa (k) berbanding lurus dengan massa molar nya, dan berbanding terbalik dengan valensi substansi.

Rumus di atas merupakan hasil dari penarikan semua Inggris. Ia menangkap esensi dari hukum kedua elektrolisis. senyawa massa molar, I - - M intensitas arus lulus untuk seluruh proses, AT - total waktu elektrolisis, F - Faraday konstanta, n - elektron yang terlibat dalam proses. Jumlah mereka adalah sama dengan muatan ion, mengambil bagian dalam proses.

hukum Faraday untuk membantu memahami apa yang elektrolisis, dan untuk menghitung potensi hasil berat, hasil yang diinginkan adalah untuk memprediksi dan mempengaruhi jalannya proses. Mereka merupakan dasar teoritis dari transformasi.

Konsep anoda dan jenis nya

Sangat penting berada di elektroda elektrolisis. Seluruh proses tergantung pada bahan dari mana mereka dibuat, sifat khusus mereka dan sifat. Oleh karena itu, kami mempertimbangkan secara lebih rinci masing-masing.

Anoda - plus atau elektroda positif. Artinya, salah satu yang melekat pada tiang "+" dari sumber listrik. Dengan demikian, untuk itu dari larutan elektrolit akan bergerak ion negatif atau anion. Mereka akan mengoksidasi sini, mendapatkan tingkat yang lebih tinggi dari oksidasi.

Oleh karena itu, kita bisa menggambar diagram kecil yang akan membantu mengingat proses anodik: anoda "plus" - anion - oksidasi. Dengan demikian ada dua tipe dasar dari elektroda, tergantung pada yang akan mengubah produk tertentu.

1. The larut atau lembam anoda. Jenis tersebut meliputi elektroda yang berfungsi hanya untuk mentransfer elektron dan proses oksidasi, namun tidak dikonsumsi dan tidak dibubarkan. anoda tersebut terbuat dari grafit, iridium, platinum, karbon dan sebagainya. Menggunakan elektroda ini, logam dapat diproduksi dalam gas murni (oksigen, hidrogen, klorin dan sebagainya).
2. Anoda larut. Ketika proses oksidatif ia terlarut dan mempengaruhi hasil elektrolisis. Bahan dasar konstruksi untuk jenis elektroda: nikel, tembaga, kadmium, timah, timah, seng dan lain-lain. Menggunakan anoda ini perlu untuk electrorefining proses logam, elektroplating, lapisan pelindung terhadap korosi, dan sebagainya.

Inti dari proses yang terjadi pada elektroda positif berkurang untuk debit ion yang paling elektronegatif bermakna potensial. Ivot mengapa anion asam hidrogen dan ion hidroksida, dan kemudian air, jika itu adalah solusi. Mengandung oksigen anion dalam larutan elektrolit air, umumnya pada anoda tidak bisa keluar, karena air membuatnya lebih cepat, melepaskan oksigen.

Katoda dan karakteristiknya

katoda - adalah elektroda bermuatan negatif (karena akumulasi elektron pada saat arus listrik). Itulah sebabnya dia bergerak ion bermuatan positif - kation yang sedang menjalani rehabilitasi, yaitu mengurangi tingkat oksidasi.

Ada juga berhubungan dengan mengingat skema katoda "minus" - kation - recovery. Sebagai bahan untuk katoda meliputi:

• stainless steel;
• tembaga;
• karbon;
• kuningan;
• besi;
• aluminium dan lain-lain.

Hal ini pada elektroda ini datang ke logam pemulihan zat murni, yang merupakan salah satu metode utama untuk memproduksi mereka industri. Hal ini juga memungkinkan transfer elektron dari anoda ke katoda, dan jika yang pertama - larut, ion-nya berkurang pada elektroda negatif. Berikut ada pemulihan kation ke gas H hidrogen _2. Oleh karena itu, katoda - adalah salah satu bagian yang paling penting dalam skema keseluruhan elektrolisis zat.

elektrolisis mencair

Dari sudut pandang proses kimia yang dipertimbangkan memiliki persamaan nya. Dengan itu mungkin untuk mewakili seluruh rangkaian di atas kertas dan untuk memprediksi hasil. Yang paling penting Anda harus memperhatikan - ada atau tidak adanya lingkungan air dan jenis anoda (larut atau tidak).

Jika perlu untuk mendapatkan produk-produk berikut: alkali dan alkali tanah logam, alkali, aluminium, berilium, anion gas yang mengandung oksigen tidak bisa kemudian menjadi pertanyaan tentang elektrolisis larutan elektrolit. Hanya meleleh, karena koneksi jika tidak diperlukan tidak akan bekerja. Itulah sebabnya dalam industri sering mensintesis zat ini, menggunakan mereka garam anhidrat kering dan hidroksida.

Secara umum, mencair persamaan elektrolisis cukup sederhana dan standar. Sebagai contoh, jika kita mempertimbangkan dan merekamnya untuk kalium iodida, pandangan akan menjadi sebagai berikut:

KI = K ^{+ +} I ^-

Katoda (K) "-" K ⁺ K + 1 e = ⁰

Anoda ^{(A) "+": 2I - -} 2e = I ₂ ⁰

Proses Hasil: KI = K + I _2.

Demikian pula, elektrolisis akan merekam logam apapun terlepas dari potensial elektroda-nya.

Elektrolisis larutan berair

Ketika datang ke elektrolit solusi, hasil dari proses akan sangat berbeda. Setelah semua, air menjadi peserta aktif. Hal ini juga mampu memisahkan menjadi ion dan dikeluarkan dari elektroda. Oleh karena itu, dalam kasus seperti penting elektroda potensial ion. Dari nilai negatif lebih rendah, semakin besar kemungkinan oksidasi yang lebih cepat atau pengurangan.

Elektrolisis larutan tunduk pada beberapa aturan yang harus dihafalkan.

1. Proses anodik: habis hanya anion asam hidrogen (kecuali hidrogen fluorida). Jika ion oksigen atau ion fluoride, maka air akan teroksidasi untuk melepaskan oksigen.
2. Proses katodik: Electrowinning logam dalam seri elektrokimia (sampai dan inklusif aluminium) pada katoda tidak dapat dikembalikan karena aktivitas kimia tinggi. Hal ini membuat air untuk melepaskan hidrogen. Logam dari aluminium untuk hidrogen dikembalikan bersamaan dengan air untuk zat sederhana. Mereka yang setelah hidrogen dalam seri elektrokimia (aktivitas rendah), mudah menjalani pengurangan zat sederhana.

Jika Anda mengikuti aturan ini, kita dapat menggambarkan elektrolisis apapun dan menghitung hasil. Dalam kasus sirkuit anoda larut bervariasi dan menjadi jauh lebih rumit.

garam elektrolisis

Proses ini digunakan untuk memperoleh logam murni dan gas, karena secara teknologi sederhana dan ekonomis menguntungkan. Selain itu, produk datang dengan tingkat kemurnian yang tinggi, yang penting.

Misalnya, elektrowinning tembaga dapat dengan cepat mendapatkannya dalam bentuk murni dari larutan garam apapun. Yang paling umum digunakan tembaga sulfat atau tembaga sulfat (II) - CuSO _4.

Sebagai lelehan atau larutan garam dapat diekstraksi logam murni, yang sangat diperlukan di hampir semua sektor Listrik dan rekayasa logam.

Arti dan aplikasi proses

Elektrolisis - sebuah proses yang sangat penting. Pada dasarnya didasarkan adalah operasi teknis yang diperlukan, seperti:

1. logam penyulingan.
2. Electroextraction.
3. Electroplating.
4. Electrosynthesis.
5. Penerapan lapisan anti-korosi dan lain-lain.