Разлика между версии на „Електролиза“

65 байта изтрити ,  преди 5 години
м
корекции
м (корекции)
== Принцип ==
 
[[Файл:Elektrolyse Allgemein.jpg|дясно|мини|300п|Схема на електролиза]]
 
'''Електролиза''' е физико-химичен процес, при който при преминаване на [[електрически ток]] през [[разтвор]] се получава отделяне върху [[електрод]]ите на съставните части на разтвореното вещество или на други вещества, получени при вторични реакции. Положителният електрод е [[анод]], а отрицателният [[катод]], положителните йони - [[катион]]и, а отрицателните - [[анион]]и.
 
При прилагане на [[напрежение]] на единия от [[електрод]]ите се установява излишък от [[електрон]]и (отрицателно зареден електрод, катод) а на другия недостиг на електрони (положително зареден електрод, анод). Отрицателно заредения електрод привлича положително заредените [[йон]]и (катиони) в разтвора, които се придвижват към него. Достигнали катода (-), йоните могат да приемат електрон(и) и да се [[редукция|редуцират]]:
 
: <math>\mathrm{2\ H^+ + 2 e^- \rightarrow \ H_2 \uparrow }</math>
 
По аналогия анионите се привличат от анода (+), там те отдават електрони и се [[окисление|окисляват]]:
 
: <math>\mathrm{4\ OH^- \rightarrow \ O_2 \uparrow + \ 2 H_2O + 4e^-}</math>
 
Горните процеси на редукция/окисление могат да се извършат само ако се превиши определена стойност на '''електродния потенциал'''. (За първата реакция
U <= 0 V, за втората U >= +1,23 V). За да протекат двата процеса на електродите трябва да се приложи минимално напрежение U = 1,23 - (0) = 1,23 V.
 
== Електроден потенциал ==
 
Абсолютната стойност на електродния [[потенциал]] не може да се измери, но измерването на напрежение (разликата между потенциалите на два електрода) е възможно. Затова потенциалът на '''стандартния водороден електрод''' (вж. горе) се дефинира като нула волта, а стандартният електроден потенциал на другите електроди се дефинира като напрежението, измерено между стандартния водороден електрод и съответния електрод.
 
Стойностите на електродния потенциал за много полуреакции могат да се намерят в [http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_electrode_potential_(data_page) таблица на електродните потенциали] (англ.)
 
В тази таблица окислената форма на компонента е отляво, а редуцираната - — отдясно на стрелката. Разликата в потенциалите (по-положителния минус по-отрицателния) дава минималното [[напрежение]], което трябва да се приложи, за да протекат двата процеса.
 
При наличието на няколко възможни реакции (напр. няколко различни вида катиони в разтвора) на катода протича първо процесът с по-висок (по-положителен) електроден потенциал. По тази причина не е възможно отделянето по електролитен път на [[алуминий]] от водни разтвори на алуминиеви [[сол]]и. В този случай на катода се получава винаги [[водород]]. По тази логика не би трябвало да е възможно и отделянето на [[цинк]], [[желязо]] и др. от водни разтвори. На практика обаче електролитното [[поцинковане]] е възможно. Това се дължи на т. нар. '''свръхнапрежение'''. Поради различни кинетични процеси е необходим по-нисък (по-отрицателен) потенциал от стандартния електроден потенциал, за да протече даден процес на катода. При водорода свръхнапрежението често е голямо, което прави отделянето на доста [[метал]]и из воден разтвор възможно.
 
Казаното дотук важи и за анода, но с обратен знак. Там протича първо процесът с по-нисък (по-отрицателен) потенциал, като посочените в таблицата полуреакции се извършват отдясно наляво (окисление). Поради свръхнапрежение понякога редът на реакциите се променя: т. напр. е възможно отделянето на [[хлор]] (U = 1,359 V) от водни разтвори на хлориди, въпреки че отделянето на [[кислород]] по горната реакция има по-нисък електроден потенциал (U = 1,229 V).
 
Понеже на електродите може да се приложи произволно напрежение, на катода могат да се редуцират дори и най-силните редуктори, а на анода да се окислят
дори и най-силните окислители. Затова се казва че '''катодът е най-силният редуктор''', а '''анодът - — най-силният окислител'''. Едва след откриването на електролизата станало възможно получаването на силни редуктори (напр. [[натрий]], [[калий]]) и силни окислители (напр. [[хлор]], [[флуор]]).
 
== Основни зависимости ==
За да се обменят един [[мол]] електрони eе необходим електрически заряд от 96485 [[кулон]]а. Това се равнява числено на т.нар. константа на [[Фарадей]] '''F = 96485 C/mol'''. Електрическото [[съпротивление]] на електролизната клетка трябва да е възможно най-ниско. В противен случай голяма част от електрическата [[енергия]] се губи под формата на [[топлина]]. Електрическото [[съпротивление]] при електролизата е правопропорционално на разстоянието между електродите и обратнопропорционално на площта на електродите и специфичната проводимост на разтвора. По тази причина площта на електродите трябва да е възможно най-голяма при минимално разстояние между тях. Към електролита често се добавя киселина, основа или сол с цел да се повиши специфичната проводимост на разтвора.
 
За да се обменят един [[мол]] електрони e необходим електрически заряд от 96485 [[кулон]]а. Това се равнява числено на т.нар. константа на [[Фарадей]] '''F = 96485 C/mol'''. Електрическото [[съпротивление]] на електролизната клетка трябва да е възможно най-ниско. В противен случай голяма част от електрическата [[енергия]] се губи под формата на [[топлина]]. Електрическото [[съпротивление]] при електролизата е правопропорционално на разстоянието между електродите и обратнопропорционално на площта на електродите и специфичната проводимост на разтвора. По тази причина площта на електродите трябва да е възможно най-голяма при минимално разстояние между тях. Към електролита често се добавя киселина, основа или сол с цел да се повиши специфичната проводимост на разтвора.
 
== Приложение ==
Електролизата се използва широко в промишлеността. При така наречената '''хлоралкална електролиза''' се получават различни продукти според условията при които се провежда процеса: [[водород]], [[натриева основа]], [[хлор]], [[натриев хипохлорит]] ([[белина]]), [[натриев хлорат]], [[солна киселина]] и други. Като суровина за този процес се използва воден разтвор на [[натриев хлорид]] (каменна или морска сол или директно морска вода). Прилага се също и за нанасяне на метални и неметални покрития ([[поцинковане]], никелиране, хромиране, позлатяване и др.).
 
Получаването на чиста [[Мед (елемент)|мед]] (електролитна мед) е друг типичен пример.
Електролизата се използва широко в промишлеността. При така наречената '''хлоралкална електролиза''' се получават различни продукти според условията при които се провежда процеса: [[водород]], [[натриева основа]], [[хлор]], [[натриев хипохлорит]] ([[белина]]), [[натриев хлорат]], [[солна киселина]] и други. Като суровина за този процес се използва воден разтвор на [[натриев хлорид]] (каменна или морска сол или директно морска вода). Прилага се също и за нанасяне на метални и неметални покрития (поцинковане, никелиране, хромиране, позлатяване и др.).
Получаването на чиста [[Мед (елемент)|мед]] (електролитна мед) е друг типичен пример.
Електролизата е на практика единствения практически метод за получаване на [[алуминий]]. За целта се пропуска електрически ток през стопилка на алуминиеви соли.
Електролизата се използва и при различни органични синтези. При това органичните съединения се окисляват/редуцират директно на електрода или реагират с продукти отделени при електролизата (напр. водород).
 
Електролизата е на практика единствения практически метод за получаване на [[алуминий]]. За целта се пропуска електрически ток през стопилка на алуминиеви соли.
 
Електролизата се използва и при различни органични синтези. При това органичните съединения се окисляват/редуцират директно на електрода или реагират с продукти отделени при електролизата (напр. водород).
 
{{commons|Electrolysis}}
 
[[Категория:Електричество]]
[[Категория:Електрохимия]]