Электричество и магнетизм

При пропускании тока через электролитическую ванну электронные потоки в электродах замкнутся ионными потоками электролита. При этом у анода будет происходить превращение анионов в нейтральные атомы с отдачей электронов электроду; у катода – превращение катионов в нейтральные атомы с получением электронов от электрода.

При потере заряда ионы либо превращаются в нейтральные атомы, либо в гуппы атомов, не могущие существовать без избыточного заряда, и поэтому вступающие в химическую реакцию с растворителем или материалом электродов. В обоих случаях у поверхности электродов происходит выделение новых веществ, отсутствующих в растворе; в этом заключается сущность электролиза.

Явления электролиза с количественной стороны были изучены М. Фарадеем в 1834 г. Им были установлены два закона:

1. Масса вещества, выделившаяся на каком – либо из электродов пропорциональна количеству электричества прошедшего через электролит.

(36.1)

где K – электрохимический эквивалент, зависящий от химической природы вещества. Он численно равен массе вещества, выделяющегося на электроде при прохождении единицы заряда, и выражается обычно в:

При постоянной величине тока

(36.2)

2. Электрохимические эквиваленты различных веществ прямо пропорциональны их химическим эквивалентам. Химическим эквивалентом, или грамм-эквивалентам, называют число граммов, равное , где А – атомный или молекулярный вес ионов, нейтрализующихся на электроде, z – валентность иона. Второй закон Фарадея выражается уравнением

(36.3)

Объединяя оба закона Фарадея, найдем:

(36.4)

Из последней формулы видно, что величина F равна заряду, необходимому для выделения 1 грамм-эквивалента какого-либо вещества. Эта величина называется числом Фарадея, она равна Кл/моль. Т.е. число Фарадея равно заряду, прошедшему через электролит, при котором масса выделившегося на электродах вещества равна его химическому эквиваленту.

Практическое применение электролиза:

1) из расплавов выделяют металлы (магний и кальций из расплавов Mg и Ca);

2) производится очистка или рафинирование металлов;

3) получение щелочей калия и натрия (путем гидролиза NaCl и KCl);

4) гальваностегия – покрытие металлов слоем других с целью украшения или предохранения от коррозии.

5) гальванопластика – электролитический способ получения изображения предметов;

6) получение водорода и кислорода;

7) электролитическая полировка металлических поверхностей.