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- → Сl 2 + 2 е-.
Напруга розкладу U 0, що потрібна для перебігу процесу електролізу, є різницею стандартних потенціалів окисно-відновних пар Cu/Cu2+ і 2 Сl- /Сl 2.
U 0= 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.