3.4.2 Цахилгаан химийн үйлдвэрлэл

Электролиз нь тогтмол үед тохиолддог исэлдэлтийн урвал юм цахилгаан гүйдэлхайлмал эсвэл электролитийн уусмалаар .

Электролизийн мөн чанар нь: хайлмал эсвэл электролитийн уусмалаар цахилгаан гүйдэл дамжуулахад электролитийн эерэг ионууд (металл эсвэл устөрөгчийн ионууд) катод, сөрөг ионууд (хүчиллэг үлдэгдэл эсвэл гидроксил бүлэг) татагддаг. анод. Одоогийн эх үүсвэрээс катод руу авчирсан электронууд нь электролитийн эерэг ионуудтай нэгдэж, тэдгээрийг багасгадаг. Үүний зэрэгцээ электролитийн сөрөг ионууд электронуудаа анод руу өгч, үүнээс одоогийн эх үүсвэр рүү шилждэг. Электронуудаа алдаж, тэдгээр нь төвийг сахисан атом эсвэл атомын бүлэгт исэлддэг. Тиймээс катод дээр бууралтын процесс, анод дээр исэлдэлтийн процесс явагдана.

A (+): nA n - - ne - → nA p -

K (-): nB n + + ne - → nB p +

Хоёр процесс хоёулаа нэг исэлдэлтийн урвал үүсгэдэг. Гэхдээ ердийн исэлдүүлэх урвалаас ялгаатай нь электронууд нь ангижруулагчаас исэлдүүлэгч бодис руу шууд дамждаггүй, харин цахилгаан гүйдэлээр дамждаг. Электроныг авчирдаг катод нь ангижруулагч, харин тэдгээрийг зөөдөг анод нь исэлдүүлэгч бодис юм.

Цахилгаан химийн үйлдвэрлэлийн гол үзүүлэлтүүд нь одоогийн үр ашиг, эрчим хүчний хэрэглээний зэрэг юм. Эрчим хүчний хэрэглээний коэффициент, электролизерт хэрэглэсэн хүчдэл гэх мэт. Ихэнх тооцоог Фарадейгийн хууль дээр үндэслэсэн бөгөөд электролизийн явцад ялгарах бодисын масс нь одоогийн хүч I, электролизийн хугацаа t ба энэ бодисын электрохимийн эквивалент E E-тэй пропорциональ байна.

Бодисын массыг томъёогоор тооцоолно

Энд, I - одоогийн хүч, F - Фарадей тогтмол (96500 C)

(g-eq) (1.3.2)

Ноён - хамаатан садан молекул жинбодис,

n нь уусмал эсвэл хайлмал дахь бодис (өөрөөр хэлбэл, өгөгдсөн буюу хүлээн авсан электронуудын тоо) хэлбэрээр байгаа ионы цэнэг (үнэмлэхүй утга) юм.

Гүйдлийн гаралт нь электролизийн явцад ялгарсан бодисын массыг Фарадейгийн хуулийн дагуу онолын хувьд ялгарах ёстой бодисын масстай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог бөгөөд хувиар илэрхийлнэ.

(1.3.3)

Массын m онолыг томъёогоор олно

Эрчим хүчний гарцыг тэгшитгэлээр тодорхойлно

Энд, E теор ба E pr нь электролизийн үед онолын болон практик задралын хүчдэл, V; η - эрчим хүчний гарц,%.

Эрчим хүчний гаралтыг мөн зарцуулсан эрчим хүчний хэмжээгээр тооцоолж болно.

(1.3.6)

Энд w онолын ба w pr нь нэгж бүтээгдэхүүнийг авахад онолын хувьд шаардагдах ба практикт зарцуулсан эрчим хүчний хэмжээ юм.

(1.3.7)

энд 1000 нь Вт.ц-ээс кВт.ц хүртэл хөрвүүлэх коэффициент;

1*10 -6 нь граммыг тонн болгон хувиргахад ашигладаг тоо юм.

онолын эрчим хүчний хэрэглээ холбоотой

(1.3.8)

энд φ задрал нь задралын хүчдэл юм.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

1. Хайлсан натрийн гидроксидын электролизийн үед ямар процесс явагддаг вэ?

Идэмхий содын хайлмал нь Na + ба OH ионуудыг агуулдаг. Дараагийн шатанд анод дээр исэлдэж буй OH ионууд задарч ус, хүчилтөрөгч үүсгэдэг. Үйл явцыг дараах байдлаар дүрсэлж болно.

K(-): 2Na + + 2е - = 2Na;

A(+): 2OH - 2e - = H 2 O + O 2

Хүчилтөрөгчийн хоёр атом бие биетэйгээ нийлж хүчилтөрөгчийн молекул O2 үүсгэдэг. Тэгэхээр ерөнхий тэгшитгэл

4NaOH = 4Na + 2H 2 O + O 2

Хүчилтөрөгчийн хүчлүүдийн хайлсан давсны электролизийн үед хүчиллэг үлдэгдлийн исэлдүүлэгч ионууд нь хүчилтөрөгч болон харгалзах исэлд нэн даруй задардаг.

Электролиз нь усан уусмалд өвөрмөц байдлаар явагддаг. Үнэн хэрэгтээ ус өөрөө электролит боловч маш сул байдаг. Тиймээс усан уусмал нь үнэндээ уусгагч ба ууссан бодис гэсэн хоёр электролит, үүний дагуу эерэг ба сөрөг ионуудын хоёр төрлийг агуулдаг. Тэдгээрийн алийг нь халах нь хэд хэдэн нөхцөл байдлаас хамаарна. Дүрмээр бол та дараахь зүйлийг удирдаж болно. Хэрэв электролитийн эерэг ионууд маш идэвхтэй металлууд, жишээ нь Na + эсвэл K -, дараа нь электролизийн явцад эдгээр металлын ионууд биш, харин устөрөгчийн ионууд нь чөлөөт устөрөгч ялгарч, гидроксил ионууд ялгардаг бөгөөд үүнийг дараах электроноор илэрхийлж болно. -ионы тэгшитгэл:

2H+OH+ 2e - = H 2 + 2OH

Хэрэв электролитийн сөрөг ионууд нь хүчилтөрөгчийн хүчлийн хүчиллэг үлдэгдэл юм бол электролизийн явцад эдгээр хүчлүүдийн хүчиллэг үлдэгдэл ялгардаггүй, харин хүчилтөрөгч ялгаруулж уснаас OH ионууд ялгардаг бөгөөд үүнийг тэгшитгэлээр илэрхийлж болно.

4H 2 O - 4e - = 4H + + 4OH

4OH - 2H 2 O+O 2

Хоёр тэгшитгэлийг нэмснээр бид дараахь зүйлийг авна.

2H 2 O - 4e - = 4H + + O 2

2. Натрийн хлоридын уусмалын электролизерт 15500 А гүйдлээр 24 цагийн дотор 125 кг/м 3 NaOH агууламжтай 4200 литр электролитийн шүлт авсан бол гүйдлийн гаралтыг (%) тодорхойл.

(1.3.4) тэгшитгэлийн дагуу натрийн гидроксидын масс нь онолын хувьд байх ёстой.

практикт хүлээн авсан

Тиймээс (1.3.3) томъёоны дагуу одоогийн гаралт нь тэнцүү байх болно

Хариулт: одоогийн үр ашиг 94.6%.

3. Электролизерийн дундаж хүчдэл 3.35 В, гүйдлийн гарц 96%, хлорын цахилгаан химийн эквивалент нь 1 тонн жинтэй хлор үйлдвэрлэх эрчим хүчний бодит зарцуулалтыг (киловатт-цагаар) тодорхойл. 1.323 г/А*цаг байна.

(1.3.7) томъёог ашиглан бид бодит эрчим хүчний зарцуулалтыг тодорхойлно

Хэрэв бид одоогийн үр ашгийг 100% гэж үзвэл NaCl задралын онолын хүчдэл 2.17 В-тэй тэнцүү бол 1 тонн хлорын онолын эрчим хүчний зарцуулалт болно.

Энэ тохиолдолд эрчим хүчний гаралт

Хариулт: эрчим хүчний хэмнэлт 62.2%; 2637 кВт/ц

Даалгаврууд бие даасан шийдвэр

1. Кальцийг үйлдвэрийн аргаар гаргаж авах аргуудын нэг нь хайлсан кальцийн хлоридын электролиз юм. Хэрэв электролизийн үр дүнд 896 л (No) эзэлхүүнтэй хлор ялгарсан нь мэдэгдэж байвал ямар металлын массыг авах вэ?

2. 30000 А гүйдлээр 24 цагийн турш ажилласан электролизийн натрийн хлоридын уусмалыг электролиз хийх явцад 120 кг/м 3 NaOH концентрацитай 8.5 м 3 электролитийн шүлтийн гаралтыг тооцоол шүлт)

3. Үргэлжилсэн гүйдлийн үр ашиг 96% байвал төмрийн өнхрөлттэй электролизерт өдөрт 1720 кг жинтэй 100% натрийн гидроксид үйлдвэрлэхэд шаардагдах гүйдлийг тодорхойл.

4. 350 хоног тасралтгүй ажиллагаатай, 34000 А гүйдэлтэй, 95%-ийн гүйдлийн үр ашигтай 5 цуврал 150 ширхэг төмрийн катодтой электролизер бүхий үйлдвэрийн жилд гаргаж авах хлорын массыг тооцоол. Генераторын хүчийг тодорхойлох АСцахилгаан станц, үйлдвэрийн хэрэгцээг хангах цахилгаан эрчим хүчгүйдлийн Шулуутгагчийн үр ашиг 95% бол 550 В-ийн доод цуваа хүчдэлд.

5. Натрийн хлоридын уусмалыг мөнгөн усны катодоор электролиз хийхэд 1 тн 100%-ийн NaOH-д зарцуулах эрчим хүчний зарцуулалтыг онол практикийн хувьд тооцоол. Онолын задралын хүчдэл 3.168 В. Практик задралын хүчдэл 4.4 В, гүйдлийн гарц 92.5% байвал энергийн гарцыг тодорхойл.

6. Уусмалын найрлага нь 0.1 моль HgCl 2 ба 0.2 моль CuCl 2 ба 1 цагийн турш 10 А гүйдэл дамжуулвал нүүрстөрөгчийн электродууд дээр ямар бодис, ямар хэмжээгээр ялгарах вэ?

7. Хүхрийн хүчлийн шингэрүүлсэн уусмалаар цахилгаан гүйдэл 10 минут өнгөрөхөд 18С ба даралтад 100 мл устөрөгч ялгарна.

755 ммМУБ Урлаг. Гүйдлийг тооцоол.

8. Магнийн электролитийн үйлдвэрлэлд хайлсан магнийн хлорид нь электролитийн үүрэг гүйцэтгэдэг. 40000 А гүйдлээр 5 цагийн турш ажиллаж байгаа ваннд 72,6 кг магни ялгарвал одоогийн гаралтыг тооцоол.

9. Усны электролизээс гаргаж авсан 1 м 3 устөрөгч, 0.5 м 3 хүчилтөрөгч ялгаруулахад шаардагдах цахилгааны хэмжээг тодорхойл. Усны онолын хүчдэл 1.23 В, бодит хүчдэл 1.5 - 2 дахин их байна. Цахилгаан эрчим хүчний бодит хэрэглээг тооцоол.

10. 2.895 г FeCl 2 ба FeCl 3 хольц агуулсан уусмалыг электролиз хийх явцад катод дээр 1.12 г металл ялгарсан. Тооцоол массын хэсэгХэрэв төмрийг бүрэн тунадасжуулах хүртэл электролиз хийсэн бол анхны хольцын бүрэлдэхүүн хэсэг бүр.

Нэг талаас олборлох ректификация руу ойртох, термодинамик урвуу чадварын зарчим, нөгөө талаас олборлох аргачлалын схемийн оновчтой талбарыг тодорхойлох. Асуудлын мэдэгдэл Энэхүү ажлын зорилго нь эрчим хүчний хамгийн бага зарцуулалттай циклогексан-бензол-этилбензолын азеотроп хольцыг экстракцийн нэрэх аргаар ялгах технологийг боловсруулахад оршино. Учир нь...

Сургалтын зохион байгуулалтын дидактик үндэс нь "Электродинамикийн үндэс" сэдвийг судлахдаа физикийн хичээлд судалж буй материалыг илүү тодорхой тайлбарлах боломжийг олгодог. Төрөл бүрийн технологийн дүн шинжилгээ нь бүлгийн сургалтын хэлбэрээр оюутнуудын харилцан ярианы харилцаанд анхаарлаа төвлөрүүлэх зохиогчийн технологийг бий болгох боломжийг олгосон. Хэрэглэхдээ сургалтын үйл явц хэр зөв зохион байгуулагдах вэ...

Бүлгүүд - хийсэн ажлын талаархи товч тайлан хэлбэрээр (зураг, хүснэгтийг үзүүлэх). Дараа нь илтгэлүүдийн хэлэлцүүлэг; Багш хамт олонтойгоо ажлын даалгавраа бодож байна. 1.1 Тооцооллын асуудлыг шийдвэрлэх салбар хоорондын холбоо Математикийн чиглэлээр суралцаж буй оюутнууд ахлах сургуульхимийн хичээлээс 7 жилийн өмнө эхлэх. Сургалтын энэ хугацаанд тэд ихээхэн хэмжээний ...

Боловсрол уусдаггүй бодисхимийн урвалын үр дүнд - энэ нь коллоид уусмал авах нөхцөлүүдийн зөвхөн нэг юм. Өөр нэг чухал нөхцөл бол урвалд орсон эхлэлийн материалын тэгш бус байдал юм. Энэхүү тэгш бус байдлын үр дагавар нь коллоид уусмал дахь бөөмийн хэмжээг хязгаарлах явдал бөгөөд энэ нь бүдүүн дисперс систем үүсэхэд хүргэдэг.

Мөнгөний нитрат ба калийн иодидийн шингэрүүлсэн уусмалуудын харилцан үйлчлэлээр гаргаж авсан мөнгөн иодид уусмал үүсэх жишээн дээр коллоид бөөмс үүсэх механизмыг авч үзье.

AgNO 3 +KI = AgI + KNO 3

Ag + + NO 3 ¯ +K + + I ¯ = AgI ↓ + NO 3 ¯ + K +

Уусдаггүй төвийг сахисан мөнгөний иодид молекулууд нь коллоид бөөмийн цөмийг бүрдүүлдэг.

Эхлээд эдгээр молекулууд эмх замбараагүй нийлж аморф, сул бүтэц үүсгэдэг бөгөөд энэ нь аажмаар өндөр эмх цэгцтэй талст цөм бүтэцтэй болдог. Бидний авч үзэж буй жишээнд цөм нь олон тооны (м) AgI молекулуудаас бүрдэх мөнгөний иодид болор юм.

m - коллоид бөөмийн гол хэсэг

Цөмийн гадаргуу дээр шингээх процесс явагддаг. Песков-Фажансын дүрмийн дагуу бөөмийн цөмийн нэг хэсэг болох ионууд нь коллоид бөөмсийн цөмийн гадаргуу дээр шингэдэг, өөрөөр хэлбэл. мөнгөний ионууд (Ag +) эсвэл иодын ионууд (I -) шингэсэн байна. Эдгээр хоёр төрлийн ионуудаас илүүдэл нь шингэсэн байдаг.

Тиймээс, хэрэв та калийн иодид илүүдэлтэй коллоид уусмал олж авбал иодын ионууд нь бөөмийн болор торыг бүрдүүлдэг тоосонцор (цөм) дээр шингэж, түүний бүтцэд бат бөх ордог. Энэ тохиолдолд шингээлтийн давхарга үүсдэг бөгөөд энэ нь цөмд сөрөг цэнэг өгдөг.

Цөмийн гадаргуу дээр шингэж, түүнд тохирох цэнэгийг өгдөг ионуудыг потенциал үүсгэгч ион гэж нэрлэдэг.

Үүний зэрэгцээ уусмалд эсрэг цэнэгтэй ионууд байдаг бөгөөд тэдгээрийг нэрлэдэг эсрэг ионууд.Манай тохиолдолд эдгээр нь цэнэглэгдсэн цөмд цахилгаан татагддаг калийн ионууд (K +) юм (цэнэг нь I-д хүрч болно). Зарим K+ эсрэг ионууд нь цахилгаан ба шингээлтийн хүчээр нягт холбогдож, шингээлтийн давхаргад ордог. Үүн дээр үүссэн ионуудын давхар шингээлтийн давхарга бүхий цөмийг мөхлөг гэж нэрлэдэг.

(м . nI – . (n-x) K + ) x – (мөхлөгт бүтэц)

Эсрэг ионуудын үлдсэн хэсэг нь (бид тэдгээрийг "x K +" тоогоор тэмдэглэдэг) ионуудын сарнисан давхарга үүсгэдэг.

Шингээх ба сарнисан давхарга бүхий цөмийг мицел гэж нэрлэдэг :

(m . nI –. (n-x) K + ) x – . x K + (микеллийн бүтэц)

Коллоид уусмалаар шууд цахилгаан гүйдэл дамжих үед мөхлөгүүд болон эсрэг ионууд нь эсрэг цэнэгтэй электродууд руу шилжинэ.

Sols бөөмсийн гадаргуу дээр ижил цэнэг байх нь чухал юм түүний тогтвортой байдлын хүчин зүйл.Цэнэг нь бөөмсийг наалдаж, томрохоос сэргийлдэг. Тогтвортой дисперсийн системд бөөмсийг суспензээр хадгалдаг, өөрөөр хэлбэл. Коллоид бодисын хур тунадас байхгүй. Sols-ийн энэ шинж чанарыг кинетик гэж нэрлэдэг химийн тогтвортой байдал.

Илүүдэл AgNO 3-аас авсан мөнгөний иодид уусмалын мицеллийн бүтцийг Зураг дээр үзүүлэв. 1а, илүү KCI - 1б .

Зураг.1.5. Илүүдэл авсан мөнгөний иодид уусмалын мицеллийн бүтэц:

а) мөнгөний нитрат; б) калийн хлорид.

Электролиз гэдэг нь электролитийн уусмал эсвэл хайлмал уусмалаар дамжуулан шууд цахилгаан гүйдэл дамжуулах үед үүсдэг исэлдэлтийн процессуудын цогц юм.

Электролиз хийдэг төхөөрөмжийг электролизер гэж нэрлэдэг.

Исэлдэлтийн процесс явагддаг электродыг анод гэж нэрлэдэг. Электролизерт энэ нь эерэг цэнэгтэй (гадаад тогтмол гүйдлийн эх үүсвэрийн эерэг туйлтай холбогдсон).

Бууруулах процесс явагддаг электродыг катод гэж нэрлэдэг. Электролизерт энэ нь сөрөг цэнэгтэй (гадаад гүйдлийн эх үүсвэрийн сөрөг туйлтай холбогдсон).

Хүчдэл өгөхөд катионууд (эерэг цэнэгтэй бөөмс) катод руу, анионууд (сөрөг цэнэгтэй хэсгүүд) анод руу шилжиж, тэнд цэнэггүй болдог. Анод дээр ионууд электроноо өгч, исэлдэлт үүсдэг. Катодын үед ионууд электрон хүлээн авч, тэдгээрийн бууралт үүсдэг.

Зөвхөн электролитийн катионууд ба анионууд нь электродын процесст үргэлж оролцдоггүй, ялангуяа ус нь усан уусмалын электролиз хийгдсэн тохиолдолд тэдэнтэй өрсөлддөг.

Үүнээс гадна электролизийн явцад усны электрохимийн процесст оролцох нь өөр үр дүнд хүргэдэг. Чөлөөт радикалууд OH ( анод дахь гидроксидын ионуудын исэлдэлтийн улмаас) ба N ( катод дахь устөрөгчийн ионуудын бууралтаас үүдэлтэй) өндөр байна реактив байдалба исэлдүүлэх, багасгах шинж чанаруудыг хүчтэй илэрхийлдэг. Электродын гадаргуу дээр тэд усанд ууссан бодисуудтай харьцах чадвартай байдаг. Ийм тохиолдолд тэд анод дахь исэлдэлт, катодын орон зайн бууралтын тухай ярьдаг.

Усан уусмал дахь электрохимийн процесс үүсэх онцлог нь усны молекулуудын исэлдэлт (анод) ба бууралт (катод) хоёуланг нь даван туулах чадвараар тодорхойлогддог.

Анод (+) рН=0 рН=7 рН=14

2H 2 O – 4e = 2O + 2H + 4OH – – 4e = 4OH 4OH – – 4e = 4OH

2O = O 2 4OH = O 2 + 2H 2 O 4OH = O 2 + 2H 2 O

2H 2 O – 4e = 2O + 2H +

Катод (–) рН=0 рН=7 рН=14

2H + + 2e = 2H 2H 2 O + 2e = 2H + 2OH – 2H 2 O + 2e = 2H + 2OH –

2H = H 2 эсвэл 2H = H 2

Ялгах анхан шатныТэгээд хоёрдогчэлектродын процессууд. Анхдагч нь цахилгаан химийн шинж чанартай, хоёрдогч нь цахилгаан химийн бус шинж чанартай байдаг. Электролизийн үр дүнд электродуудад (катод ба анод) тохирох бууралт ба исэлдэлтийн бүтээгдэхүүнүүд (анхдагч процессууд) ялгардаг бөгөөд тэдгээр нь нөхцөл байдлаас шалтгаалан уусгагч, электродын материал, бие биетэйгээ харилцан үйлчилж чаддаг (атомын рекомбинаци). ) гэх мэт. (хоёрдогч үйл явц). Зарим тохиолдолд анхдагч болон хоёрдогч үйл явцыг тодорхой ялгах боломжгүй байдаг. Дээрх жишээнд OH (анод дээр) ба H (катод дээр) чөлөөт радикалууд анхдагч процессууд ба манганатын ионуудын исэлдэлт, бууралтын үр дүнд үүссэн. азотын хүчилхоёрдогч процессууд байсан. Өөр нэг жишээг харцгаая.

Зарим тохиолдолд электролизийн явцад гол үйл явц нь гаж нөлөөнд өртдөг: электролизийн бүтээгдэхүүн хоорондын харилцан үйлчлэл эсвэл бүтээгдэхүүний устай урвал. Электролизийн бүтээгдэхүүний хоорондох хоёрдогч урвалаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд диафрагмуудыг (анод ба катодын хоорондох хуваалт) зарим ионуудын тархалтаас урьдчилан сэргийлэх зорилгоор ашигладаг. Жишээлбэл, натрийн хлоридын уусмалын электролизийн жишээнд хлор ба гидроксидын ионуудын харилцан үйлчлэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд катод нь натри ба хлорын ионуудын тархалтаас сэргийлдэг диафрагмаар хүрээлэгдсэн байдаг. Үүний үр дүнд шүлт (NaOH) нь катодын орон зайд төвлөрдөг. Тиймээс ихэнх тохиолдолд диафрагмтай болон диафрагмгүй ижил уусмалыг электролиз хийх үед бүтээгдэхүүний найрлагад бага зэрэг ялгаатай байх ёстой.

E ялгаа = E A – E K

Электролит бүрийн хувьд электролиз үүсэхийн тулд электродуудад хэрэглэх ёстой тодорхой хамгийн бага хүчдэлийн утга (гадаад гүйдлийн эх үүсвэрээс) байдаг. Үүнийг задралын хүчдэл (E задрал) гэж нэрлэдэг.

Задрах хүчдэл нь анод ба катодын процессын электродын потенциалын зөрүү юм.

E ялгаа = E A – E K

Катодын үед хамгийн эерэг потенциалтай исэлдэлтийн системийн нэг хэсэг болох ион эсвэл молекулын бууралт (хамгийн эерэг потенциалтай исэлдэлтийн систем дэх бууруулсан хэлбэр) хамгийн түрүүнд тохиолддог.

1) Хэрэв электролизэнд өртсөн бол хайлахагуулсан хэд хэдэн өөр катионуудметаллууд, дараа нь энэ тохиолдолд бууралтын дарааллыг өгөгдсөн нөхцөлд металлын электродын потенциалаар тодорхойлно ( энэ хайлмалд!). Энэ тохиолдолд юуны түрүүнд металлын катионууд их үнэ цэнээлектродын потенциал (өгөгдсөн хайлмал дахь хүчдэлийн цувралын төгсгөлөөс).

2) нөхөн сэргээх усан уусмал дахь катод дахь процесс:

· устөрөгчийн дараа хүчдэлийн мужид байрлах металлын катионууд (устөрөгчөөс илүү стандарт электродын потенциалтай): Cu 2+, Hg 2 2+, Ag +, Hg 2+, Pt 2+ ... Pt 4+. Электролизийн үед тэдгээр нь катод дээр бараг бүрэн буурч, металл хэлбэрээр ялгардаг.

· эгнээний эхэнд байрлах металл катионууд (стандарт электродын боломж нь хөнгөн цагааныхаас бага): Li +, Na +, K + ... Al 3+. Электролизийн үед тэдгээр нь багасдаггүй, харин усны молекулууд багасдаг.

· Хөнгөн цагааны дараа ба устөрөгчийн өмнө (стандарт электродын потенциал нь хөнгөн цагааныхаас их, харин устөрөгчийнхээс бага) цувралд байрлах металл катионууд: Mn 2+, Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+ ... H Электролизийн үед эдгээр катионууд усны молекулуудтай нэгэн зэрэг катод дээр буурдаг.

3) Хэд хэдэн катион агуулсан уусмалд аажмаар нэмэгдэж буй хүчдэлийг хэрэглэвэл хамгийн эерэг потенциалтай катионы задралын потенциалд хүрэх үед электролиз эхэлнэ. Ийнхүү Cu 2+ ион (E 0 Cu 2+/ Cu = 0.35 В) ба Zn 2+ (E 0 Zn 2+/ Zn = – 0.76 В) агуулсан уусмалыг электролиз хийх явцад катодод зэс эхлээд ялгардаг. Бараг бүх зэсийн ионууд гадагшилсны дараа цайр ялгарч эхэлнэ.

Электродын потенциалын утгуудад үндэслэн зөвхөн устөрөгчийн дараа хүчдэлийн цуваа дахь металуудыг усан уусмалд буулгах боломжтой юм шиг санагдаж байна. Гэсэн хэдий ч устөрөгчийн хэт хүчдэлийн ачаар усан уусмалаас стандарт потенциалын дагуу тунадасжих ёсгүй олон металлыг (жишээлбэл, Zn) тунадасжуулах боломжтой. Үүнээс гадна хүрээлэн буй орчны шинж чанар (хүчиллэг, төвийг сахисан, шүлтлэг) нь гадагшлуулсан металлын шинж чанарт нөлөөлдөг. Энэ нь дээр дурдсанчлан, электродын потенциалхүрээлэн буй орчны урвалаас хамаарна.

Электролитоор шууд цахилгаан гүйдэл дамжих үед электродуудад химийн урвал явагдана.Энэ процессыг электролиз гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь (бодисын) цахилгаанаар задрах гэсэн үг юм.

Хэсэгт. 8.1-д электролит нь цахилгаан гүйдэл дамжих үед химийн урвалд ордог шингэн юм. Электролит нь хайлсан хар тугалга (H) бромид гэх мэт хайлсан давс байж болно усан уусмалаливаа хүчил, суурь эсвэл давс.

Цахилгаан гүйдэл нь электролитийг электролитэд нийлүүлдэг - электролиттэй цахилгаан холбоо үүсгэдэг утас дамжуулагч, металл саваа эсвэл хавтан. Сөрөг цэнэгтэй электрод нь катод, эерэг электрод нь анод юм. Электролиттэй харьцах, цахилгаан гүйдэл дамжуулах үед химийн урвалд ордоггүй электродуудыг идэвхгүй электрод гэж нэрлэдэг. Инерцийн электродуудад бал чулуу, цагаан алт орно.

ЭЛЕКТРОЛИЗИЙН ИОНИН ОНОЛ

Энэ онолын дагуу электролитээр дамжин шууд цахилгаан гүйдэл дамжих нь ионуудын тусламжтайгаар явагддаг. Электродууд дээр электронууд ион руу эсвэл ионуудаас шилждэг. Тиймээс электродууд дээр гарч буй процессыг багасгах эсвэл исэлдэлтийн хагас урвал гэж үзэж болно. Тиймээс электролиз нь исэлдэлтийн процесс юм.

Анод дээр исэлдэлтийн хагас урвал үргэлж явагддаг. Энэ урвалын үед анионууд электроноо алдаж, цэнэггүй болж, төвийг сахисан хэсгүүд болж хувирдаг. Тиймээс анод нь анионуудаас электронуудыг шингээгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хагас бууруулах урвал нь катод дээр үргэлж тохиолддог. Энд катионууд электрон авч, цэнэггүй болж, төвийг сахисан бөөмс болж хувирдаг. Тиймээс катод нь катионуудын электроны эх үүсвэр болдог.

Хайлсан хар тугалга (H) бромидын электролиз нь хоёр хагас урвалаас бүрдэнэ.

1) бромидын ионууд анод дээр ялгардаг. (Энэ хагас урвалын тэгшитгэл нь

2Br-(g.) = Br2(g.) + 2e-

Энэ хагас урвал нь исэлдэлт юм.)

2) хар тугалганы ионууд катод дээр ялгардаг. (Энэ хагас урвалын тэгшитгэл нь:

Pb2+(зол.) + 2e- = Pb(l.)

Энэ хагас урвал нь бууралт юм.)

Тодорхой систем бүрийн анод ба катод дээр үүсэх урвалууд нь гадаад цахилгаан хэлхээний гүйдлийн эх үүсвэрийн туйлшралаар урьдчилан тодорхойлогддог гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Гадаад гүйдлийн эх үүсвэрийн (зай) сөрөг терминал нь электролитийн эсийн электродын аль нэгэнд электрон нийлүүлдэг. Энэ нь энэ электрод дээр сөрөг цэнэг үүсгэдэг. Энэ нь катод болж хувирдаг. Энэ электрод нь сөрөг цэнэгтэй тул энэ нь эргээд электронууд зарцуулагдах электродын урвал үүсгэдэг. Тиймээс энэ электрод дээр багасгах процесс явагдана. Нөгөө электрод дээр электронууд электролитийн эсээс гадаад хэлхээнд буцаж урсаж, энэ электродыг эерэг электрод болгодог. Энэ нь энэ электрод нь анодын үүрэг гүйцэтгэдэг гэсэн үг юм. Эерэг цэнэгийн улмаас үүн дээр урвал явагддаг бөгөөд энэ нь электроны алдагдал, өөрөөр хэлбэл исэлдэлт дагалддаг.

Электролизийн бүх процессын бүдүүвч дүрслэлийг Зураг дээр үзүүлэв. 10.6.