Электролиз

Электролиз, явление, имеющее место при прохождении тока через проводники второго рода: кислоты, основания или соли, если они растворены в подходящих растворителях или расплавлены (смотрите Электролиты). Если создать внутри этих электролитов электрическое поле путем погружения в них проводников (например металлич. пластинок, соединенных с источником тока), то ионы (смотрите) данного электролита придут в движение по направлению к этим проводникам, называемым электродами; при этом положительно заряженные ионы (катионы) будут двигаться по направлению к отрицательному электроду (катоду), а отрицательно заряженные ионы (анионы)—по направлению к положительному электроду (аноду). У электродов ионы будут либо терять свой заряд либо вообще его изменять, обусловливая тем самым разложение или химич. видоизменение электролита. Эти химич. изменения м. б. характеризованы как процессы окисления и восстановления. У катода имеет место процесс восстановления, то есть уменьшение положительного заряда иона или увеличение отри ^тельного. Напр. при Э. раствора медного купороса на катоде выделяется металлич. медь, то есть идет реакция восстановления меди:

Си-Ч-20—► Си;

при Э. раствора, содержащего ионы окисного железа, у катода окисное железо сперва восстанавливается в закисное согласно реакции

Fe***+0 -* Fe··, а затем в металлическое

Fe·· + 20 -* Fe.

Наоборот, у анода идет процесс окисления, т.е. уменьшение отрицательного заряда иона или увеличение положительного. Например при Э. раствора хлорида при химически индиферент-ном аноде (платиновом, угольном)—выделение хлора согласно реакции

2 СГ—2 0 -> С1₂

или при Э. раствора, содержащего закисное железо,—переход его в окисное

Fe**-0-> Fe···.

В случае же употребления анода из окисляющегося металла—окисление последнего с переходом его в раствор. Например растворение медного анода согласно реакции

Си-2 0 -» си··.

Если в растворе имеется несколько ионов, могущих химически видоизменяться, то эти изменения будут наступать у электродов в последовательном порядке,причем очередность их в общем случае определяется значением соответствующего электродного потенциала (смотрите). До некоторой степени об этой очередности можно судить по ряду напряжений. Так например, при Э. водного раствора, содержащего NaCl, у катода будет происходить разряд не ионов натрия, а присутствующих в любом водном растворе ионов водорода, так как ион водорода восстанавливается легче иона натрия. В связи с этим на катоде будет выделяться водород, а раствор у катода будет становиться щелочным, т. к. вследствие разряда ионов водорода концентрация последних (смотрите Концентрация водородных ионов) будет уменьшаться, а концентрация гидроксильных ионов в связи с этим будет возрастать. Часто однако очередность разряда тех или иных ионов у электродов нарушается вследствие явления поляризации (смотрите Поляризация гальваническая), в связи с чем может происходить одновременный разряд или химич. видоизменение нескольких ионов; иногда даже ионы могут выделяться в порядке, обратном их месту в ряду напряжений. В качестве примеров можно указать на осаждение цинка электролизом из кислых растворов или совместное с выделением кислорода при электролизе раствора FeS0₄ окисление у анода записного железа в окисное (смотрите выше).

Законы электролиза. Основными законами Э. являются законы Фарадея, которые формулируются сл. обр.: при прохождении тока через электролит количество вещества, выделившегося на электроде или химически видоизменившегося вблизи его, прямо пропорционально количеству протекшего электричества (т. н. 1-й закон Фарадея) и химическому эквиваленту данного вещества (2-й закон Фарадея). Законы Фарадея м. б. выражены следующей ф-лой:

где g—весовое количество выделившегося или химически видоизменившегося вещества, С— его химический эквивалент, I—сила тока, t— время прохождения тока, a F—т. н. число Фарадея (фарадей), количество электричества, при прохождении которого выделяется или химически видоизменяется один г-эквива-лент вещества:

F=96m С=26,8 Ah.

Техническое применение Э.В настоящее время Э. широко применяется в разных областях пром-сти. Главнейшими из них являются следующие, а) Рафинирование (смотрите) металлов (меди, серебра, золота, свинца и др.), то есть освобождение этих металлов от вредных примесей. Например, если погрузить в раствор медного купороса анод, отлитый из черновой меди, и пропускать через раствор ток, то на катоде будет осаждаться чистая медь, а анод из черновой меди будет растворяться, причем все имеющиеся в аноде примеси других неблагородных металлов будут, переходя в раствор, оставаться в нем, не осаждаясьна катоде, а примеси благородных металлов (золота, серебра и т. д.) не будут растворяться, а будут собираться у анода в виде осадка (шлам-м а), б) Непосредственное получение металлов из руд (например меди, цинка и др.) в результате Э. растворов, полученных непосредственным выщелачиванием руд (смотрите Гидрометаллургия меди), в) Получение т. н. легких металлов (AI, Mg, Са, Na, К, Li и других) при помощи Э. расплавленных солей этих металлов, г) Гальваностегия (смотрите Гальванотехника),т.е. электролитич. покрытие металлом (меднение, серебрение, лужение, золочение и т. д.). д) Э. воды с целью получения водорода, свободного от вредных примесей, необходимого для целого ряда процессов химич. технологии, идущих с применением катализаторов (синтез аммиака, гидрогенизация жиров и т. д.). е) Э. растворов хлоридов щелочных металлов с целью получения едких щелочей и хлора,

ж) Электросинтез целого ряда органич. и неорганических веществ (гипохлориты, хлораты, перхлораты, перекись водорода, электроокисление и электровосстановление разного рода органических веществ).

Лат.: Kremann R. u. Muller, Elektrolyse

und Polarisation, T. 2. Lpz., 1931; Foerster F., Elektrochemie wasserigei* Losungen, 4 Aufl., Lpz., 1923; В i 1 1 i t e r J., Technische Elektrochemie, В. 1—3, Halle a/S., 1918—24, Erganzungsband, Halle a/S., 1930; Engelhardt V., Handb. d. technischen Elektroche-mie, В. 1—2, Lpz., 1931; Creighton H. a. Fink C., Principles a. Applications of Electrochemistry, v. 1—2, N. Y., 1924—28. См. также Электролиты И Электрохимия. С. Плетенев.