ДОВІДНИК З ХІМІЇ
ОКИСНЕННЯ
І ВІДНОВЛЕННЯ
4. Електроліз
Електроліз
— це зворотний процес окисно-відновної реакції, що спонтанно протікає в
батареї. При використанні електричної енергії примусово викликають процес
окисно-відновної реакції. Водночас електрична енергія перетворюється на хімічну
енергію.
В
обох випадках електрод, на якому відбувається окиснення, називають анодом
(анодний протектор). Електрод, на якому відбувається відновлення, називають
катодом.
У
батареї анод — негативний полюс, а катод — позитивний.
При
електролізі анод — позитивний полюс, а катод — негативний.
4.1. Напруга розкладу
При
електролізі іони електроліту осідають на електродах і там розряджаються.
Речовини, що утворюються під час процесу, осідають на електродах і разом з
електролітом утворюють / гальванічний елемент, полюси якого протилежні до
полюсів прикладеної напруги.
Відповідно
до вольт-амперної характеристики процесу електролізу при невеликому значенні
напруги струм практично не проходить, оскільки прикладена напруга і напруга
поляризації нейтралізують одна одну. Тому електроліз відбуватися не може.
Лише
при досягненні певного значення напруги починає проходити струм і відбувається
виділення речовин на електродах.
Для
проведення електролізу потрібно подолати поріг мінімальної напруги. Цю напругу
називають напругою розкладу. Вона відповідає сумі окисно-відновних потенціалів,
що прикладені до електродів.
Приклад.
При електролізі розчину купрум(ІІ) хлориду осідає мідь і виділяється хлор.
Негативний
електрод (катод): Сu2+
+ 2 е-
→
Cu.
Позитивний
електрод (анод): 2 Сl- →
Сl2
+ 2 е-.
Напруга
розкладу U0, що
потрібна для перебігу процесу електролізу, є різницею стандартних потенціалів
окисно-відновних пар Cu/Cu2+ і 2 Сl-/Сl2.
U0= 1,36 В — 0,35 В = 1,01 В.
Часто
для електролізу потрібна мінімальна напруга, яка суттєво перевищує розрахункову
напругу розкладу. Таке перевищення напруги розкладу називають перенапругою. Її
величина значною мірою визначається
♦ вибором матеріалу електродів;
♦ властивостями речовини, що осідає.