Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах и расплавах электролитов при прохождении постоянного электрического тока. В растворе или расплаве электролита происходит его диссоциация на ионы. При включении электрического тока ионы приобретают направленное движение и на поверхности электродов могут происходить окислительно-восстановительные процессы.
Анод – положительный электрод, на нём идут процессы окисления.
Катод – отрицательный электрод, на нём идут процессы восстановления.
I. Электролиз расплавов применяется для получения активных металлов, расположенных в ряду напряжений до алюминия (включительно).
К(-) Na+ + 1e → Na0
A(+) 2Cl- - 2e → Cl20
2NaCl → 2Na + Cl2 (только при электролизе расплава).
Электролиз водных растворов протекает сложнее, так как на электродах в этом случае могут восстанавливаться или окисляться молекулы воды.
Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите (Na3AlF6).
II. Электролиз водных растворов солей более сложен из-за возможного участия в электродных процессах молекул воды на катоде и на аноде.
Правила электролиза в водных растворах.
На катоде:
1. Катионы, расположенные в ряду напряжений металлов от лития до алюминия (включительно), а также катионы NН4+ не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2Н2О + 2е → Н2 + 2ОН-
2. Катионы, расположенные в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды:
2Н2О + 2е → Н2 + 2ОН-
Zn2+ + 2e → Zn0
3. Катионы, расположенные в ряду напряжений после водорода, полностью восстанавливаются:
Аg+ + 1е → Аg 0
4. В растворах кислот восстанавливаются ионы водорода:
2Н+ + 2е → Н20
На аноде:
1. Кислородосодержащие анионы и F- – не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:
2Н2О – 4е → О2 + 4Н+
2. Анионы серы, йода, брома, хлора (в этой последовательности) окисляются до простых веществ:
2Сl- – 2е → Сl20 S2- - 2е → S 0
3. В растворах щелочей окисляются гидроксид-ионы:
4ОН- - 4е → О2 + 2Н2О
4. В растворах солей карбоновых кислот окисляются анионы:
2 R - СОО- - 2е → R - R + 2СО2
5. При использовании растворимых анодов электроны во внешнюю цепь посылает сам анод за счёт окисления атомов металла, из которого сделан анод:
Сu0 ¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬- 2е → Сu2+
