Общие сведения.

Окислительно-восстановительная реакция, протекающая в растворе или расплаве электролита у электродов при пропускании постоянного электрического тока, называется электролизом.

Электролиз осуществляется в электролизерах. Основным конструкционным элементом являются электроды, соединенные с полюсами источника постоянного тока.

Электрод, присоединенный к отрицательному полюсу источника тока, называется катодом, положительный электрод - анодом.

На катоде в процессе электролиза всегда происходит восстановление катионов из объема электролита. На аноде происходит отдача электронов, т.е. реакция окисления.

В растворах и расплавах различных электролитов имеются разноименные по знаку ионы, т.е. катионы и анионы, которые находятся в хаотическом движении. Но если в такой расплав электролита, например, расплав хлорида натрия NaCl, опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то катионы Na⁺ будут двигаться к катоду, а анионы Сl ^- к аноду. На катоде электролизера происходит процесс восстановления катионов электронами внешнего источника тока:

Na⁺ + e= Na°

Катион натрия Металлический натрий

На аноде идет процесс окисления аниона хлора, причем, отрыв избыточных электронов от С1 ^- осуществляется за счет энергии внешнего источника тока:

2С1 ^- - 2е = С1₂°

Анион хлора Молекулярный хлор

Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:

2NaCl → 2Na ⁺ + 2С1 ^- → 2Na ° + С1₂°

Если электролизу подвергается расплав, который содержит несколько различных катионов металлов, то в этом случае последовательность восстановления определяется электродными потенциалами. В первую очередь восстанавливаются катионы металлов, обладающих большим значением электродного потенциала.

Более сложные процессы электролиза протекают в водных растворах электролитов.

С учетом ряда стандартных потенциалов металлов возможны три случая протекания восстановительного процесса на катоде в водных растворах (процессы на катоде не зависят от материала катода):

1. Катионы металлов, стандартный электродный потенциал которых больше, чем -0, 413В (от Ni²⁺ до Pt⁴⁺), при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.

Меⁿ⁺ +n*е→ Ме^o

2. Катионы металлов, с малой величиной стандартного электродного
потенциала (от Li⁺ до А1³⁺ включительно) не восстанавливаются
на катоде, вместо них восстанавливаются молекулы воды:

2Н₂О + 2е → Н₂ + 2ОН ^-

3. Катионы металлов, стандартный ионный потенциал которых
меньше, чем у водорода, но больше, чем у алюминия (от Мn⁺ до
Н₂⁺), при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.

Для определения порядка протекания окислительно-восстановительных процессов на электродах при электролизе водных растворов можно руководствоваться правилами таблицы 1.

Таблица 1