ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

Розділ 7. ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ.ЕЛЕКТРОЛІЗ

§ 7.6. Суть електролізу

У розчинах і розплавах електролітів є різнойменні за знаками іони (катіони й аніони), які подібно до всіх частинок рідини перебувають у хаотичному русі. Якщо в такий розчин або розплав електроліту, наприклад у розплав хлориду натрію (NaCl плавиться при 801 °С), занурити інертні (вугільні) електроди і пропустити постійний електричний струм, то іони рухатимуться до електродів: катіони Na⁺ — до катода, аніони Сl^- — до анода (рис. 7.2). Іони натрію Na⁺ , досягнувши катода, приєднують від нього електрони і відновлюються: Na⁺ + е- = Na,

а хлорид-іони Сl^- , віддавши електрони аноду, окиснюються:

2Сl — 2е^- = Сl₂.

В результаті на катоді виділяється металічний натрій, а на аноді — хлор.

Якщо тепер почленно додати рівняння цих двох електродних реакцій (попередньо помноживши перше з них на 2), то дістанемо загальне, або сумарне, рівняння електролізу хлориду натрію:

Рис. 7.2. Схема електролізу розплаву NaCl

або

Електролізом називається окисно-відновний процес, що відбувається на електродах під час проходження електричного струму крізь розплав або розчин електроліту.

Суть електролізу полягає у здійсненні за рахунок електричної енергії хімічних реакцій — відновлення на катоді й окиснення на аноді. При цьому катод віддає електрони катіонам, а анод приєднує електрони від аніонів.

Відновна й окисна дія електричного струму в багато разів сильніша, ніж дія хімічних відновників і окисників. Так, жоден хімічний окисник неспроможний відняти у фторид-іона F^- його електрон. Тому протягом довгого часу фтор не могли добути у вільному стані, хоча його сполуки значно поширені у природі. Відняти електрон у фторид-іона вдалося лише при електролізі розчину фториду калію у фтороводневій кислоті. У цьому випадку на аноді вибіляється флуор (2F — 2е^- = F₂), а на катоді — гідроген (2Н+2е^-= Н₂).

Суть електролізу зручно зображувати за допомогою схеми, яка показує дисоціацію електроліту, напрямок руху іонів, процеси на електродах і речовини, що виділяються. Схема електролізу розплаву хлориду натрію має такий вигляд:

   NaCl

Катод Na⁺ + Сl^- —> Анод

Na⁺ е- = Na 2Сl^- — 2е- = Сl₂

Для проведення електролізу електроди занурюють у розплав або розчин електроліту і з’єднують їх з джерелом постійного струму. Прилад, у якому проводять електроліз, називають електролізером, або електролітичною ванною (див. рис. 7.2).

¹ Слово “електроліз” над стрілкою вказує, що процес відбувається при пропусканні електричного струму.

Ця реакція є окисно-відновною: на аноді відбувається процес окиснення, на катоді — процес відновлення.