Электроды. Процессы протекающие на аноде при электролизе расплава и раствора (при различных значениях рН среды)

Анодные процессы.

При рассмотрении анодных процессов следует иметь в виду, что материал анода в ходе электролиза может окисляться. В связи с этим различают электролиз с инертным анодом и электролиз с активным анодом. Инертным называется анод, материал которого не претерпевает окисления в ходе электролиза.

Активным называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза. В качестве материалов для инертных анодов чаще всего применяют графит, уголь, платину. При электролизе водных растворов щелочей, кислородсодержащих кислот и их солей, а также фтороводорода и фторидов на инертном аноде происходит выделение кислорода по одной из схем:

при рН>7: 4ОН- =О2+2Н2О+4е- (φ 0 =+0,40В),

В рассматриваемых случаях электрохимическое окисление является энергетически более выгодным процессом. Кислородсодержащие анионы или не способны окислятся, или их окисление происходит при более высоких потенциалах. Например, стандартный потенциал окисления иона сульфат- иона, что значительно превышает стандартный потенциал окисления воды (φ 0 =+1,23В). Стандартный потенциал окисления фторид-иона имеет еще большее значение. При электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме HF и фторидов) у анода разряжаются анионы.

В частности при электролизе растворов HI, HCl, HBr и их солей у анода выделяется соответствующий галоген:

Отметим, что выделение хлора при электролизе HCl противоречит положению его системы в ряду стандартных электродных потенциалов. Это связано с тем, что материал анода оказывает тормозящее действие на процесс выделения кислорода.

В случае активного анода число конкурирующих окислительных процессов возрастает до трех: электрохимическое окисление воды с выделением кислорода, разряд аниона (т.е. его окисление) и электрохимическое окисление металла анода (так называемое анодное растворение металла).

Из этих возможных процессов будет идти тот, который энергетически более выгоден. Если металл анода расположен в ряду стандартных потенциалов раньше обеих других электрохимических систем, то будет наблюдаться анодное растворение металла. В противном случае будет идти выделение кислорода или разряд аниона.