Анодный процесс

При рассмотрении анодных процессов следует иметь в виду, что материал анода в ходе электролиза может окисляться. В связи с этим различают электролиз с инертным анодом и с активным анодом. Инертным анодом называют анод, материал которого не претерпевает изменений в ходе электролиза. В качестве материалов для инертного анода чаще всего применяют графит, уголь, платину. Активным называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза.

1) при электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей у анода разряжаются анионы кислоты. В частности, при электролизе растворов галогенводородных кислот и их солей выделяется соответствующий галоген.

2) если электролизу подвергается соль кислородсодержащей кислоты или сама кислота (а также фтороводорода и фторидов), то происходит окисление молекул воды:

2Н₂О – 4ē = 4Н⁺ + O₂.

3) Особым образом протекает электролиз, когда анод сделан из того же металла, соль которого находится в растворе. В этом случае никакие ионы у анода не разряжаются, но сам анод постепенно растворяется, посылая в раствор ионы и отдавая электроны источнику тока.

4) в случае активного анода число конкурирующих окислительных процессов возрастает до трех: электрохимическое окисление воды, разряд аниона, электрохимическое окисление металла анода (анодное растворение металла). Из этих возможных процессов будет идти тот, который энергетически наиболее выгоден. Если металл анода расположен в ряду стандартных электродных потенциалов раньше обеих других электрохимических систем, то будет наблюдаться анодное растворение металла. В противном случае будет идти выделение кислорода или разряд аниона.

С количественной стороны процесс электролиза впервые был изучен англ. физиком Фарадеем, который в результате своих исследований установил следующие законы:

1. Масса образующегося при электролизе вещества пропорциональна количеству прошедшего через раствор электричества.

m = k·Q = k·I·t

где m – количество восстановленного или окисленного вещества, I – сила пропускаемого тока, t – время электролиза.

Этот закон вытекает из сущности электролиза. Как уже говорилось, в месте соприкосновения металла с раствором происходит электрохимический процесс – взаимодействие ионов или молекул электролита с электронами металла, так что электрохимическое образование вещества является результатом этого процесса. Ясно, что количество вещества, получающегося у электрода, всегда будет пропорционально числу прошедших по цепи электронов, т.е. количеству электричества.

2. При электролизе различных химических соединений равные количества приводят к электрохимическому превращению эквивалентных количеств веществ.

Из второго закона можно вывести следующее следствие:

для выделения из раствора электролита одного грамм-эквивалента любого вещества нужно пропустить через раствор 96500 кулонов электричества.

Исходя из этих законов, можно производить ряд расчетов, связанных с процессом электролиза, например:

1. Вычислять количества веществ, выделяемых или разлагаемых определенным количеством электричества;

2. Находить силу тока по количеству выделившегося вещества и времени, затраченному на его выделение;

3. Устанавливать, сколько времени потребуется для выделения определенного количества вещества при заданной силе тока.