Elektrolīze
- Detaļas
- Publicēts 15 Novembris 2022
- Autors Redaktors
Elektro + lysis ("izšķīšana" - grieķu val.).
Elektroķīmisks process, kas noris uz elektrodiem, ja caur izkausētu, izšķīdinātu vai cietu elektrolītu plūst līdzstrāva.
Vēsture. Elektrolīzes pētīšana sākās XIX gs. sākumā.
Angļu fiziķis M.Faradejs pētīja elektriskās strāvas plūšanu caur skābju, sāļu un sārmu šķīdumiem, kā rezultātā 1833.-1834.gados atklāja elektrolīzes likumsakaības - Faradeja likumus. Viņš konstatēja elektrolīzes likumus un pierādīja, ka elektrisko lādiņu un strāvu mijiedarbība nav atkarīga no to iegūšanas veida. M.Faradejs ieviesa priekšstatu par elektrisko un magnētisko lauku, izvirzīja tuvdarbības principu.
XIX gs. 70.gados sākās elektrolīzes rūpnieciska izmantošana.
Elektrolīzi veic īpašos aparātos - elektrolīzeros. Tās laikā notiek jonu parvietošanās elektrodu virzienā: pozitīvi lādētie joni (katjoni) virzās uz katodu, negatīvi lādētie joni (anjoni) - uz anodu. Atkarībā no elektrolīta sastāva uz katoda novēro jonu vai molekulāro elektroķīmisko reducēšanos, piemēram:
2H++2e bult. H2; Fe3++e bult. Fe2+; I2+2e bult. 2I-; CH2Br-CH2Br + 2e bult. CH2-CH2 + 2Br-.
Uz anoda var elektroķīmiski oksidēties joni vai molekulas, kā arī elektroda materiāls, piemēram:
2Cl--2e bult. Cl2; Cr3++3OH-+H2O-4e bult. CrO4-+5H+; HO-C6H4-OH-2e bult. O-C6H4-O+2H+; Cu-2e bult. Cu2+.
Elektrolītiskās rakcijas var noritēt pa stadijām. To ātrumu nosaka elektrodu procesi, un tas ir atkarīgs no elektrolīta sastāva, koncentrācijas, elektrodu materiāla, temperatūras u.c. faktoriem. Ātruma mērs ir caurplūstošās strāvas blīvums. Ja elektrolīzes procesā vienlaikus veidojas vairāki atšķirīgi produkti, to strāvas daļu procentos (vao elektrības daudzumu), kas tiek patērēta viena produkta veidošanai, sauc par šā produkta iznākumu pēc strāvas.
Salīdzinājumā ar citām vielu ķīmiskajām iegūšanas metodēm elektrolīzei ir priekšrocības: augta selektivitāte, vienkārša procesa apstākļu kontrole un vadīšana (piemēram, strāvas blīvuma regulēšana).
Izšķir elektrolīzes:
- ar nešķīstošiem anodiem (platīns, grafīts) - notiek elektrolīta šķīduma komponentu elektroķīmiska sadalīšanās. Izmanto H2, O2, Cl2, hidroksīdu u.c. neorganisko un organisko savienojumu rūpnieciskā iegūšanā.
- ar šķīstošiem anodiem - anodmateriāls sadalās, veidojoties joniem un nešķīstošām piemaisījumu nogulsnēm, bet uz katoda izdalās tīrs metāls, lieto galvenokārt tīru metālu, piemēram, Cu, iegūšanai (elektrolītiskā rafinēšana).
- izkausētu savienojumu elektrolīzi. Tā iegūst ķīmiski aktīvus metālus (Al, Mg, Na, K, Ca) vai nemetālus (F2).
Elektrolīze ir pamatā analītiskās kīmijas elektroķīmiskajām analīžu metodēm, metālisko parklājumu (galvanostēģijas) un metālisko atveidu (galvanoplastikas) iegūšanai. Elektrolīzes procesā var iegūt neorganiskus un organiskus savienojumus - elektrosintēze.
Saites.
Elektroķīmija.
