ЕЛЕКТРОЛІЗ
ЕЛЕКТРОЛІЗ- хімічні реакції, що протікають під дією електричного струму на електродах, поміщених у розчини, розплави або тверді електроліти. Електроліз використовується при деяких фізіотерапевтичних процедурах (див. Гальванізація), в полярографічному методі аналізу, широко застосовується в біохімії, лежить в основі електрохімічного методу отримання ряду важливих речовин і запасання електричної енергії в акумуляторах.
У промисловості електроліз використовують для одержання з розплавів руд алюмінію, магнію, титану, цирконію, урану і берилію, а також для отримання хлору, перхлоратів. , персульфатів, органічних сполук (див.), водню (див.), кисню (див.), фтору (див.) та ін. Крім того, за допомогою електролізу наносять тонкі металеві покриття на різні вироби, у тому числі на медичні інструменти для захисту їх від корозії, підвищення зносостійкості та жароміцності, поліпшення зовнішнього вигляду. Електроліз застосовують також для виготовлення металевих копій.
Крім електролізу, електричний струм, що пропускається через розчини, розплави та тверді електроліти (див.), може викликати різні електрокінетичні явища (див.) електроосмос, електрофорез і теплові ефекти.
Вперше кількісні співвідношення між електричною енергією і хімічними перетвореннями, пов'язаними з нею, були встановлені Фарадеєм (М. Faraday), що в 1833—1834 роки сформулював основні закони електролізу: 1) кількості речовин, виділених або розчинених на електродах, прямо пропорційних див. Еквівалент хімічний), а також кількості електрики, що пройшла через електроліт; 2) для виділення грам-еквівалента будь-якої речовини завжди потрібноодне й те кількість електрики (F), рівне 9,650 к.
При електролізі на аноді іони і молекули електроліту або матеріалу електрода (див. Електроди) віддають електрони (окисляються), напр. Fe 3+ + e → Fe 2+ . На катоді зазвичай відбувається розряд іонів металів та водню: Cu 2+ +2e → Cu, 2H + + 2e → Н2. Характер анодних процесів залежить від матеріалу аноду. У разі розчинних анодів, виготовлених із срібла, міді, цинку, кадмію, атоми металу віддають електрони у зовнішній електричний ланцюг і стають катіонами, тобто відбувається розчинення аноду: Ag → e + Ag + . На нерозчинних анодах, виготовлених із платини, іридію, графіту, найчастіше відзначають розряд аніонів: 2Cl - + 2e → Cl2. Деякі матеріали (залізо, нікель, кобальт, золото, хром, алюміній, олово) можуть бути за різних умов розчинними. так і нерозчинними електродами.
Для виділення будь-якого іона у вигляді вільної речовини необхідно додати до електрода потенціал, хоча б трохи перевищує власну електрорушійну силу (ЕДС) гальванічної пари, що утворюється в результаті електролізу. Це звані потенціали розкладання, розряду чи виділення. Величина такого потенціалу вимірюється експериментально кожного електрода, найчастіше методом поляризаційних кривих. Сума потенціалів виділення речовин на аноді та катоді визначає напругу розкладання електроліту в даних умовах. Накопичення речовин на електродах призводить до виникнення потенціалів та струму поляризації (див.), Спрямованого протилежно поляризуючого струму. За первинними електродними процесами іноді протікають вторинні, суто хімічні реакції: утворення молекул з атомів газів, що виділяються наелектроди, напр, водню H2; утворення та зростання кристалів металів та утворення суцільних металевих опадів, напр, катодне осадження міді; взаємодія продуктів електролізу один з одним, з електролітом, розчинником або з домішками, наприклад, утворення хлорноватої кислоти при електролізі хлоридів за рахунок взаємодії хлору, що виділяється на аноді, з водою. Виділення на електродах атомарного кисню або водню призводить до вторинних реакцій окислення або відновлення (див. Окислювально-відновлювальні реакції); наприклад, нітробензол (див.) на катоді відновлюється в анілін (див.), антрацен на аноді окислюється в антрахінон.
Електроліз для одержання певних продуктів проводять у спеціальних апаратах — електролізерах, електролітичних ваннах, осередках. Як електроліти використовують мінеральні або органічні кислоти, солі та їх суміші. У ряді випадків електроліт є вихідною речовиною для отримання необхідного продукту. Для виключення взаємодії продуктів електролізу, що утворюються на електродах, електролізер ділять на дві (і більше) частини пористої діафрагми з азбесту, кераміки, іонообмінних мембран, що проникають тільки для іонів електроліту. У цьому випадку розчин в анодному просторі називають анолітом, в катодному - католітом. Ефективність електролізу оцінюють за коефіцієнтом корисного використання напруги, виходу з енергії, виходу за речовиною та ін.
Бібліогр.:Глінка Н. Л. Загальна хімія, с. 293, Л., 1978; Кришталик Л. І. Електродні реакції, Механізм елементарного акта, М., 1979; Електросинтез та біоелектрохімія, під ред. А. Н. Фрумкіна та ін, М., 1975.