Электролиз растворов

Электролиз – процесс окисления – восстановления протекающий на электродах при пропускании через электролит постоянного электрического тока.

При электролизе электроды включаются в цепь внешнего источника постоянного тока. Под действием приложенной разности потенциалов положительные ионы – катионы – перемещаются к отрицательному полюсу внешнего источника, отрицательные ионы- анионы – к положительному. На аноде и катоде протекают процессы окисления и восстановления соответственно.

Электролизу могут подвергаться как расплавы, так и растворы электролитов. Характерным для электролиза водных растворов является то, что в электродных процессах могут участвовать кроме ионов растворенных электролитов молекулы растворителя – воды, а также материал самого электрода (если электрод активный). Таким образом, на электроде теоретически могут протекать несколько окислительно-восстановительных процессов. Однако в первую очередь могут протекать энергетически выгодные процессы, а именно: на аноде окисляется наиболее сильный восстановитель (с наименьшим значением электродного потенциала); на катоде восстанавливается наиболее сильный окислитель (с наибольшим значением электродного потенциала).

ПРИМЕР 2. Электролиз раствора сульфата никеля (с активным – никелевым анодом).

Напишем уравнение диссоциации соли и укажем направление движения ионов к электродам:

NiSO₄→ SO₄² + Ni²⁺

Анод + − катод

Составляем уравнение возможных электродных процессов и выписываем из справочных таблиц значения соответствующих электродных потенциалов:

Анод (окисление): Катод (восстановление):

2SO₄^2- = S₂O₈^2- + 2 еˉ Е°=2,01В Ni²⁺ +2 еˉ= Ni Е°= −0,25 В

2Н₂О = 4Н⁺ + О₂ + 4 еˉ Е° =1,23В 2Н₂О+2 еˉ= 2ОН + Н₂ Е°=−0,83 В

Ni= Ni²⁺+2 еˉ Е°= −0,25 В − растворение никелевого анода.

Сопоставляя значения электродных потенциалов для анодного и катодного процессов, делаем вывод о преимущественном протекании процесса электролиза на каждом электроде: на аноде идет окисление никеля (наименьший потенциал), на катоде идет выделение металлического никеля (наибольший потенциал). Суммируя уравнения анодного и катодного процессов, получаем полное уравнение электролиза: Ni + Ni²⁺ = Ni²⁺ + Ni. Записанное уравнение показывает, что при электролизе с растворимым анодом происходит перенос материала анода на катод.