Электроліз раствораў: апісанне, прымяненне

Электролізам называюць працэс, які характарызуецца акісляльна-аднаўленчымі ўласцівасцямі ў дачыненні да складнікаў элементаў соляў і іншых злучэнняў, якія знаходзяцца ў расплаве або растворах, пры праходжанні праз іх электрычнага току.

Па сродках электролізу можна атрымліваць металы і неметалы, адрозныя высокай ступенню іх хімічнай чысціні. Гэтая рэакцыя адрозніваецца прастатой і даступнасцю, яе нават можна змадэляваць ў хатніх умовах. Для гэтага спатрэбіцца нейкі крыніца пастаяннага электрычнага току, пара электродаў і загадзя прыгатаваны электраліт. Самым асноўнай уласцівасцю электралітаў з'яўляецца іх здольнасць праводзіць электрычны ток.

Адрозніваюць электроліз раствораў і расплаваў соляў, пры агульным падабенстве яны маюць шэраг істотных адрозненняў. Ажыццяўляючы электроліз раствораў, варта ўлічваць удзел у працэсе і іёнаў растваральніка. Электроліз расплаваў характарызуецца наяўнасцю толькі іёнаў самага рэчыва.

Для атрымання патрэбнага прадукту (будзь-то метал, газ ці якой-небудзь неметалы) варта патурбавацца аб падборы падыходнага электрода і пра падрыхтоўку адпаведнага электраліта.

Матэрыялам для электродаў можа паслужыць любы правадыр электрычнага току. У большасці выпадкаў выкарыстоўваюць металы і сплавы, сярод неметаллов нядрэнныя паказчыкі ў якасці электрода могуць паказаць графітавыя стрыжні (вуглярод). Вельмі рэдка, але вядомыя тэхналагічныя рашэнні, у якіх для электродаў матэрыялам служаць вадкасці.

Ўсё гатова, каб ажыццявіць электроліз раствораў соляў. Станоўчы электрод атрымаў назву анод. Для адмоўнага электрода прынята пазначэнне - катод. Ажыццяўляючы электроліз раствораў, анод акісляецца (раствараецца), а катод аднаўляецца. Вельмі важна, каб «растварэнне» анода не аказала ўплыву на хімічны працэс, які працякае ў растворы (расплаве). Інакш - асноўнай умовай для анода з'яўляецца яго інэртнасць. У ідэале яго можна вырабіць з плаціны, але графітавыя (вугляродныя) аноды таксама вельмі эфектыўныя.

Для катода падыдзе практычна любая металічная пласціна (растварацца яна не будзе). Медныя, латуневыя, вугляродныя (графітныя), цынкавыя, жалезныя, алюмініевыя катоды знайшлі шырокае распаўсюджванне ў сучаснай прамысловасці.

Ажыццяўляючы электроліз раствораў у хатніх умовах, практычна з падручных матэрыялаў можна атрымаць такія рэчывы, як кісларод, хлор, вадарод, медзь, слабую кіслату або шчолач, серу. Не варта злоўжываць досведамі з хлорам - ён ядаў!

Для атрымання кіслароду і вадароду неабходна падвергнуць электролізу раствор харчовай соды (альтэрнатыва - кальцыніраваная сода). Каля электрода "+" (анод) вылучыцца ў выглядзе бурбалак кісларод, ў катода ( "-") - вадарод. На пытанне, чаму адбылося аднаўленне вадароду, а не натрыю, як можна было б выказаць здагадку, можна знайсці адказ: у шэрагу высілкаў металаў Na знаходзіцца лявей H2, адпаведна ў спаборніцтве двух катыёнаў вадарод атрымаў перамогу над натрыем. На прыкладзе гэтай рэакцыі мы сталі сведкамі таго, як электроліз раствораў, па сутнасці, ператварыўся ў электроліз растваральніка (вады).

Выкарыстоўваючы ў якасці электраліта раствор меднага купарваса, мы атрымаем на катодзе цёмна-чырвоны налёт, які з'яўляецца чыстым металам, аднавіць меддзю.

Па выніках правядзення двух досведаў па электролізу можна вырабіць некаторыя абагульненні. Станоўчы анод становіцца месцам для аднаўлення аніёнаў, у абодвух вышэй разгледжаных выпадках ім апынуўся кісларод. На катодзе аднаўляюцца катыёны, у нашых досведах імі апынуліся вадарод - у першым выпадку, медзь - у другім. Як правіла, катыёнамі з'яўляюцца металы або вадарод, але ў шэрагу выпадкаў імі могуць апынуцца і неметалы, і газы. Ступень акіслення элемента гуляе важную ролю ў працэсе аднаўлення.