Катодные процессы

На катоде в первую очередь восстанавливаются наиболее сильные окислители (катионы, молекулы), т.е. частицы с наиболее положительным потенциалом.

Процессы на катоде не зависят в первом приближении от материала катода, но зависят от вида электролита.

А. Расплавы электролитов

В расплаве элетролита кроме катионов металлов практически отсутствуют другие электрохимически активные частицы. Поэтому о порядке восстановления катионов можно судить по значению стандартных электродных потенциалов.

Например, при плавлении соли MgCl₂ × 6KCl происходит термическая диссоциация:

MgCl₂×6KCl = Mg²⁺+6K⁺+ 8Cl^-

В виду того, что j⁰_(Mg2+/Mg) >j⁰_(K+/K) (-2,363B>-2,925B),

то в первую очередь на катоде будут восстанавливаться ионы Mg²⁺:

К: (Mg²⁺+2e ® Mg⁰ (восстановление) (46)

Б. Растворы электролитов.

При электролизе водных растворов солей на катоде кроме катионов металлов могут восстанавливаться ионы Н⁺, молекулы Н₂О.

По способности восстанавливаться на катоде из водного раствора электролита все катионы металлов можно разделить на три группы:

1.Катионы металлов, стандартный электродный потенциал которых значительно меньше, чем потенциал водородного электрода(j^о(Ме)<j^о(Mn)). Это катионы от Li⁺до Al³⁺включительно.

Катионы этих металлов практически не восстанавливаются на катоде, на нем выделяется водород по одной из реакций.

Катодный процесс:

а) рН< 7 К: 2Н⁺+ 2е ® Н₂ (47))

б) рН³7 К: 2Н₂ О + 2е ® Н₂ + 2ОН^- (48)

При этом раствор у катода подщелачивается, т.е. рН увеличивается по сравнению с исходным значением.

2. Катионы металлов, стандартный электродный потенциал которых меньше потенциала стандартного водородного электрода и больше, чем у алюминия (j^о(Al)<j^o(Me)<j^o(H₂)). Катионы этих металлов восстанавливаются на катоде одновременно с молекулами Н₂О или ионами Н⁺.

Катодный процесс:

а) рН< 7 К: Me^z++ Ze ® Me^o

2Н⁺+ 2е ® Н₂ (49)

б) рН³7 К: Me^z++ Ze ® Me^o

2Н₂ О + 2е ® Н₂ + 2ОН^- (50)

3. Катионы металлов, стандартный электродный потенциал которых больше потенциала стандартного водородного электрода (j^о(Ме) > 0). При электролизе на катоде восстанавливаются только катионы этих металлов:

К: Me^z++ Ze ® Me. (51)