Электролиз

см. Электролитическая диссоциация и Электрохимия.

(от Электро... и греч. lysis — разложение, растворение, распад)

совокупность процессов электрохимического окисления-восстановления (См. Окисление-восстановление) на погруженных в электролит (См. Электролиты) электродах при прохождении через него электрического тока. Э. лежит в основе электрохимического метода лабораторного и промышленного получения различных веществ — как простых (Э. в узком смысле слова), так и сложных (Электросинтез).

Изучение и применение Э. началось в конце 18 — начале 19 вв., в период становления электрохимии (См. Электрохимия). Для разработки теоретических основ Э. большое значение имело установление М. Фарадеем (См. Фарадей)в 1833—34 точных соотношений между количеством электричества, прошедшего при Э., и количеством вещества, выделившегося на электродах (см. Фарадея законы). Промышленное применение Э. стало возможным после появления в 70-х гг. 19 в. мощных генераторов постоянного тока.

Особенность Э. — пространственное разделение процессов окисления и восстановления: электрохимическое окисление происходит на аноде, восстановление — на катоде. Э. осуществляется в специальных аппаратах — электролизёрах (См. Электролизёры).

Э. происходит за счёт подводимой энергии постоянного тока и энергии, выделяющейся при химических превращениях на электродах. Энергия при Э. расходуется на повышение гиббсовой энергии (См. Гиббсова энергия)системы в процессе образования целевых продуктов и частично рассеивается в виде теплоты при преодолении сопротивлений в электролизёре и в других участках электрической цепи.

На катоде в результате Э. происходит восстановление ионов или молекул электролита с образованием новых продуктов. Катионы принимают электроны и превращаются в ионы более низкой степени окисления или в атомы, например при восстановлении ионов железа (F³⁺e^- → Fe²⁺), электроосаждении меди (Cu²⁺ + 2^e-→ Cu). Нейтральные молекулы могут участвовать в превращениях на катоде непосредственно или реагировать с промежуточными продуктами катодного процесса. На аноде в результате Э. происходит окисление ионов или молекул, находящихся в электролите или принадлежащих материалу анода (анод растворяется или окисляется), например: выделение кислорода (4OH^-→ 4e^- + 2H₂O + O₂) и хлора (2C1^-→2e^- + Cl₂), образование хромата (Cr³⁺ + 3OH^- + H₂O → CrO₄^2- + 5H⁺ + 3e^-), растворение меди (Cu → Cu²⁺ + 2^e-), оксидирование алюминия (2Al + 3H₂O → Al₂O₃ +6Н⁺ + 6e^-). Электрохимическая реакция получения того или иного вещества (в атомарном, молекулярном или ионном состоянии) связана с переносом от электрода в электролит (или обратно) одного или нескольких зарядов в соответствии с уравнением химической реакции. В последнем случае такой процесс осуществляется, как правило, в виде последовательности элементарных одноэлектронных реакций, то есть постадийно, с образованием промежуточных ионов или радикальных частиц на электроде, часто остающихся на нём в адсорбированном состоянии.

Скорости электродных реакций зависят от состава и концентрации электролита, от материала электрода, электродного потенциала, температуры и ряда других факторов. Скорость каждой электродной реакции определяется скоростью переноса электрических зарядов через единицу поверхности электрода в единицу времени; мерой скорости, следовательно, служит плотность тока.

Количество образующихся при Э. продуктов определяется законами Фарадея. Если на каждом из электродов одновременно образуется ряд продуктов в результате нескольких электрохимических реакций, доля тока (в %), идущая на образование продукта одной из них, называется выходом данного продукта по току.

Преимущества Э. перед химическим методами получения целевых продуктов заключаются в возможности сравнительно просто (регулируя ток) управлять скоростью и селективной направленностью реакций. Условия Э. легко контролировать, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых «мягких», так и в наиболее «жёстких» условиях окисления или восстановления, получать сильнейшие окислители и восстановители, используемые в науке и технике. Э. — основной метод промышленного производства алюминия, хлора и едкого натра, важнейший способ получения фтора, щелочных и щелочноземельных металлов, эффективный метод рафинирования металлов. Путём Э. воды производят водород и кислород. Электрохимический метод используется для синтеза органических соединений различных классов и многих окислителей (персульфатов, перманганатов, перхлоратов, перфторорганических соединений и др.). Применение Э. для обработки поверхностей включает как катодные процессы гальванотехники (См. Гальванотехника) (в машиностроении, приборостроении, авиационной, электротехнической, электронной промышленности), так и анодные процессы полировки, травления, размерной анодно-механической обработки (См. Анодно-механическая обработка), оксидирования (анодирования (См. Анодирование)) металлических изделий (см. также Электрофизические и электрохимические методы обработки). Путём Э. в контролируемых условиях осуществляют защиту от коррозии металлических сооружений и конструкций (анодная и катодная защита).

Лит. см. при ст. Электрохимия.

Э. В. Касаткин.

1. электро́лиз;
2. электро́лизы;
3. электро́лиза;
4. электро́лизов;
5. электро́лизу;
6. электро́лизам;
7. электро́лиз;
8. электро́лизы;
9. электро́лизом;
10. электро́лизами;
11. электро́лизе;
12. электро́лизах.

ЭЛЕКТРО́ЛИЗ, -а, м. (спец.). Разложение (растворение, распад) вещества на составные части при прохождении через него электрического тока.

-а, м.

Химические процессы, протекающие в электролитах и на погруженных в них электродах при прохождении через электролиты постоянного электрического тока.

[От греч. ’ήλεκτρον — янтарь и λύσις — разложение]

ЭЛЕКТРО́ЛИЗ, электролиза, мн. нет, муж. (от слова электрический и греч. lysis - растворение) (физ.). Разложение вещества на составные части при прохождении через его раствор электрического тока.

м.

Химический процесс разложения вещества на составные части при прохождении через него электрического тока.

ЭЛЕКТРОЛИЗ (от электро... и ...лиз) - совокупность процессов электрохимического окисления - восстановления, происходящих на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении металлических покрытий (гальваностегия), воспроизведении формы предметов (гальванопластика). См. также Электродные процессы, Фарадея законы.

Electrolysis — Электролиз.

(1) Химическая реакция, в результате прохождения электрического тока через электролит. (2) Разделение химических составляющих прохождением тока через электролит.

ЭЛЕКТРОЛИЗ, процессы электрохимического окисления - восстановления, происходящие на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении металлических покрытий (гальваностегия), воспроизведении формы предметов (гальванопластика).

муж.;
физ. electrolysisм. хим. electrolysis.

м хим.

Elektrolyse f

электролиз м хим. Elektrolyse f c

м. хим.

électrolyse f

м. хим.

electrólisis f

м.

elettrolisi f

ЭЛЕКТРОЛИЗ

совокупность электрохим. процессов, проходящих на электродах, погружённых в электролит, при прохождении по нему электрич. тока. В результате этих процессов в-ва, входящие в состав электролита, выделяются в свободном виде.

Проводимость электролитов — ионная, прохождение тока в них связано с переносом в-ва. На аноде происходит электрохим. окисление отрицательно заряж. ионы становятся нейтр. атомами и выделяются из р-ра, а на катоде — восстановит. реакция: положит. ионы получают недостающие эл-ны.

Изучение и применение Э. началось в кон. 18 — нач. 19 вв. Осн. законы Э. были установлены экспериментально М. Фарадеем в 1833—34. Согласно первому закону Фарадея, масса m выделившегося на аноде в-ва пропорц. времени t прохождения через электролит тока и силе тока I:

m=kIt;

коэфф. пропорциональности k наз. электрохимическим эквивалентом данного в-ва.

Второй закон Фарадея устанавливает связь электрохим. эквивалента с химическим эквивалентом А—m/n, где m — молярная (или атомная) масса, n — заряд иона (в ед. абс. величины заряда эл-на е):

k=(1/F)A,

где F — Фарадея постоянная, численно равная заряду, к-рый должен пройти через электролит, чтобы на электроде выделилась масса в-ва, численно равная k. Этот заряд переносят ионы, кол-во к-рых в массе в-ва, численно равной хим. эквиваленту, составляет

NA/n,

где NA— число Авогадро (число молекул в грамм-молекуле).

Поэтому F=qn(NA/n),

где qn — заряд одного иона. Так как заряд иона qn=ne, то F=eNA = 96500 Кл/моль.

Э. лежит в основе электрохим. метода получения чистых в-в, а также используется для создания тонких слоев одних в-в на поверхности других (никелирование, хромирование и Т. Д.).

ЭЛЕКТРОЛИЗ, ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ, происходящая при прохождении постоянного тока через ЭЛЕКТРОЛИТ. Процесс заключается в перемещении положительных ионов к отрицательному ЭЛЕКТРОДУ (КАТОДУ) и отрицательных ионов к положительному электроду (АНОДУ). Протекание реакции зависит от электродного потенциала участвующих в ней ионов; играет роль также материал, из которого изготовлены электроды. Например, при электролизе солей меди с медным анодом атомы электрода ионизируются и переходят в раствор. Электролиз является важным способом получения химических веществ, в частности, таких важных элементов, как натрий, магний, алюминий и хлор. В промышленности электролиз используется для ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЯ.

совокупность электрохим. окислит.-восстановит. процессов, происходящих при прохождении электрич. тока через электролит с погруженными в него электродами. На катоде катионы восстанавливаются в ионы более низкой степени окисления или в атомы, напр.: Fe³⁺ + eFe²⁺, Сu²⁺ + 2е Сu (е - электрон). Нейтральные молекулы могут участвовать в превращениях на катоде непосредственно или реагировать с продуктами катодного процесса, к-рые рассматриваются в этом случае как промежут. в-ва Э. На аноде происходит окисление ионов или молекул, поступающих из объема электролита или принадлежащих материалу анода; в последнем случае анод растворяется или окисляется (см. Анодное растворение). Напр.:

Э. включает два процесса: миграцию реагирующих частиц под действием электрич. поля к пов-сти электрода и переход заряда с частицы на электрод или с электрода на частицу. Миграция ионов определяется их подвижностью и числами переноса (см. Электропроводность электролитов}. Процесс переноса неск. электрич. зарядов осуществляется, как правило, в виде последовательности одноэлектронных р-ций, т. е. постадийно, с образованием промежут. частиц (ионов или радикалов), к-рые иногда существуют нек-рое время на электроде в адсорбир. состоянии.

Скорости электродных р-ций зависят от состава и концентрации электролита, материала электродов, электродного потенциала, т-ры, гидродинамич. условий (см. Электрохимическая кинетика). Мерой скорости служит плотность тока -кол-во переносимых электрич. зарядов через единицу площади пов-сти электрода в единицу времени. Кол-во образующихся при Э. продуктов определяется Фарадея законами. Дня выделения 1 грамм-эквивалента в-ва на электроде необходимо кол-во электричества, равное 26,8 А* ч. Если на каждом из электродов одновременно образуется неск. продуктов в результате ряда электрохим. р-ций, доля тока (в %), идущая на образование продукта одной из р-ций, наз. выходом данного продукта по току.

В электродном процессе участвуют в-ва, требующие для переноса заряда наименьшего электрич. потенциала; это м. б. не те в-ва, к-рые обусловливают перенос электричества в объеме р-ра. Напр., при Э. водного р-ра NaCl в миграции участвуют ионы Na⁺ и Сl⁺, однако на твердых катодах ионы Na⁺ не разряжаются, а протекает энергетически более выгодный процесс разряда протонированных молекул воды: Н ₃ О+ + е --> 1/2H₂ + Н ₂ О.

Применение Э. Получение целевых продуктов путем Э. позволяет сравнительно просто (регулируя силу тока) управлять скоростью и направленностью процесса, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых "мягких", так и в предельно "жестких" условиях окисления или восстановления, получая сильнейшие окислители и восстановители. Путем Э. производят Н ₂ и О ₂ из воды, С1₂ из водных р-ров NaCl, F₂ из расплава KF в KH₂F₃.