Законы Фрадея. Выход по току.Электрическое получение и рафинирование металлов

С количественной стороны процесс электролиза впервые был изучен в 30-х годах 19 века выдающимся английским физиком Фарадеем, который в результате своих исследований установил законы электролиза:

1. Количество вещества, выделяющееся на электродах, пропорционально количеству пропущенного электричества и не зависит от других причин: , где k- электрохимический эквивалент.

2. При электролизе различных химических соединений равные количества электричества приводят к электрохимическому превращению эквивалентных количеств вещества: , где Мэ - молярная масса эквивалента вещества, F- число Фарадея (F=96500 Кл=26,8 А*ч); , где V- объём выделяющегося газа при н.у. в литрах, Vэ - объём моля эквивалентов газа.

Для учета той части электричества, которая расходуется на получение продукта, введено понятие – выход по току (ВТ) ВТ=m_пр/m_теор *100% (масса практически/масса теоретически) Выход по току катодный и анодный различаются, поэтому ВТк и ВТа

Важнейшее применение электролиз находит в металлургической и химической промышленности м в гальванотехнике. В металлургической промышленности электролизом расплавленных соединений получают металлы, а также производят электролитичесок рафинирование - очистку металлов от вредных примесей и извлечение ценных компонентов.

Электрорафинирование Металла (Ме), т.е. очистка рассмотрим н примере Al. Черновой Алюминий содержит в своем составе примеси. В рез-те электрорафинирования получ чистый Al. Электролитическая ванна состоит из 3 слоев. Нижний слой – анод (черновой Al) + 30% меди(дл яутяжеления) Ср. слой – электролит, содерж фториды и хлориды Al и Na. Верхний слой – Al (анод). Анодную плотность тока выбирают такой, чтобы происходило окисление Ме с более электроотрицательным значением потенциала. Al, металл с более положит значением потенциала и углерод остаются на аноде. Катодную плотность токавыбирают такой, чтобы происходило восстан-ние Al.

К гальванотехнике относятся гальваностегия и гальванопластика. Процессы гальваностегии представлюят собой нанесение путём электролиза на поверхность металлических изделий слоёв других металлов для предохранения этих изделий от коррозии, для придания их поверхностьи твёрдости, а также в декоративных целях. Важнейшими являются хромирование, цинкование и никелирование. Гальванопластикой называются процессы получения точных металлических копий с рельефных предметов электроосаждением металла. Путём гальванопластики изготовляют матрицы для прессования различных изделий, для тиснения кожи и бумаги; печатные радиотехнические схемы и др. К гальванопластике относятся также другие виды электрохимической обработки: электрополирование стали, оксидирование аллюминия, магния. Это приводит к повышению коррозиционной стойкости металла, а также металл преобретает красивый внешний вид.

В химической промышленности методом электролиза получают различные вещества.