1. Электролиз расплава Электроды в данном случае выполнены из пассивных материалов (платина, графит)
.
На катоде всегда происходит восстановление, на аноде - окисление
.
2. Электролиз водного раствора электролита с пассивными электродами
.
К катоду подходят ионы натрия и молекулы воды.
Чтобы выбрать, какое вещество будет восстанавливаться на катоде в первую очередь, надо сравнить потенциалы данных веществ
.
По соотношению потенциалов этих двух веществ вода является более сильным окислителем и восстанавливается в первую очередь.
Катодное восстановление воды:
.
Чтобы выбрать, какое из веществ будет преимущественно окисляться на аноде, надо также сравнить их потенциалы
.
По соотношению потенциалов видно, что ионы хлора являются более сильными восстановителями и, следовательно, будут окисляться в первую очередь.
Анодное окисление хлора:
.
Рассотрим ещё один пример электролиза раствора электролита с пассивными электродами:
.
При таком соотношении потенциалов в первую очередь будет восстанавливаться вода:
.
По соотношению потенциалов на аноде в первую очередь будет окисляться вода.
.
Анодное окисление воды:
.
3. Электролиз раствора с активным анодом
Cu - активный анод, в качестве электролита - водный раствор H2SO4
.
По соотношению потенциалов в первую очередь будут восстанавливаться ионы водорода из кислоты
.
.
На аноде могут окисляться три вещества: анионы электролита, молекулы воды и сам активный анод.
.
По соотношению потенциалов активный анод будет окисляться в первую очередь:
.
В силу диффузии ионы меди из анодого пространства, где их концентрация высока, будут перемещаться к катоду.
Когда
достигнет
катода, то по соотношению потенциалов
меди и водорода, начнется восстановление
ионов меди:
.
Законы Фарадея
Законы Фарадея являются количественными законами электролиза.
Первый закон Фарадея:
Масса вещества, выделяющегося на электродах, прямо пропорциональна количеству прошедшего через раствор электричества
.
Второй закон Фарадея:
При прохождении через расплав или раствор электролита 96500 Кл электричества на электродах выделяется 1 моль эквивалента вещества.
-
электрохимический эквивалент вещества.
-
объединённый закон Фарадея.
Поляризация при электролизе
Поляризация при электролизе складывается из собственно поляризации, которая делится на химическую и концентрационную, и перенапряжения.
Химическая поляризация
Химическая поляризация возникает при использовании инертных электродов.
.
.
Какими бы ни были инертные электроды (Pt, С, керамика), все они прекрасно адсорбируют газы.
.
Платина - анод насыщается хлором; платина - катод поглощает водород.
Хлор может только восстанавливаться, водород - окисляться:
.
В электролизере образуется гальванический элемент:
.
Электродвижущая сила возникшего гальванического элемента направлена против внешнего напряжения и ослабляет его.
Данный вид поляризации называется химическим по той причине, что электроды как бы меняют свою химическую природу.
Поляризация играет отрицательную роль, так как она приводит к перерасходу электроэнергии.
С химической поляризацией борются химическим путем. В раствор добавляют вещества, которые очищают электроды от поглощённых газов.