KatAn → Kat+ + An‾
Катод: (вос-е) Анод: (ок-е)
Kat+;Н+(Н2О) An‾; ОН‾(Н2О)
Возможные процессы:
Katn+ + nē → Kat0 Ann‾ - nē → An0
2Н2О + 2ē → Н20 + 2 ОН‾ 2Н2О - 4ē → О20 + 4Н+
В первую очередь восстанавливаются В первую очередь окисляются те
те частицы, потенциалы которых частицы, потенциалы которых
больше, φр катода > меньше, φранода <
Газ (Н2) плотно облепил катод и затру- Газ (O2) плотно облепил анод и затру-
дняет разрядку последующих ионов, дняет разрядку последующих ионов,
поэтому потенциал смещается в более поэтому потенциал смещается в более
отрицательную сторону на величину положительную сторону на величину
перенапряжения этого газа, которое перенапряжения этого газа, которое
вычитается. прибавляется.
φрн2/2Н+ = – 0,059 · рН - ηН2 φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + ηО2
Ме(К) Ме(А)
Выводы:
1. В растворе электролита, кроме Kat+ и An‾, есть вода, поэтому имеет место конкуренция.
2. Последовательность разряда ионов на электродах зависит от величины электродных потенциалов процесса, которые рассчитываются по уравнению Нернста:
|
|
φрМеn+/Ме0 = φ0 – 0,059/n lg[Men+]
φрн2/2Н+ = – 0,059 · рН - ηН2
Ме(К)
φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + ηО2
Ме(А)
3. Особенности катодного процесса:
• ионы металлов, стоящих правее водорода в ряду напряжений (малоактивные металлы – Cu2+, Hg2+, Ag+, Au3+, Pt2+ и др.) восстанавливаются легче водорода.
• ионы металлов средней активности, стоящих в ряду напряжений от марганца до водорода (Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, Cd2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+) восстанавливаются одновременно с водородом воды, что зависит от концентрации ионов металла.
• ионы активных металлов от алюминия и левее (Li+, Rb+, K+, Ba2+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+) не восстанавливаются, а идёт восстановление водорода из воды.
2Н2О + 2ē → Н20 + 2 ОН‾
4. Особенности анодного процесса:
• если кислотный остаток не содержит кислорода, то он сам и окисляется (Cl‾, Br‾, I‾, S2-, CN‾).
• если кислотный остаток содержит кислород (SO32-,NO3‾, PO43-, CO32- F‾), то кислотный остаток не окисляется, а окисляется кислород из воды
2Н2О - 4ē → О20 + 4Н+
5.С количественной стороны электролиз подчиняется закону Фарадея:
m = Э·I·τ;где
F
m – масса выделившегося на электроде вещества (г);
Э – химический эквивалент вещества (ЭМе = Ar/валентность);
I – сила тока (А);
τ – время (сек.);
F – число Фарадея (96500 кл/г-эк)