Закон Фарадея

- в 1832 году Фарадей установил, что масса М вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду Q, прошедшему через электролит:

M=kQ=kIt

Если через электролит пропускается в течении времени t постоянный ток с силой тока I.

- электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты.

- химическим эквивалентном иона называется отношение молярной массы А иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент k=1/F*A/z, где F - постоянная Фарадея.

Первый закон Фарадея записывается в виде: m=MrI/\t/fF, где:

Mr - молярная масса образовавшегося вещества;

I -сила тока, пропущенного через раствор, расплав;

t - время, в течение которого проводится электроиз;

F - постоянная Фарадея;

n -число участвующих в процессе электронов, которое при больших значениях силы тока равно заряду окисленного или восстановленного иона.

- на катоде источника тока происходит процесс передачи электронов катионам из раствора или расплава, поэтому катод является «восстановителем»;

- на аноде происходит отдача электронов анионами, поэтому анод является «окислителем»;

- при электролизе как на аноде, так и на катоде могут происходить конкурирующие процессы.

- При проведении электролиза с использование инертного (нерасходуемого) анода (например, графита или платины), как правило, конкурирующими являются два окислительных и восстановительных процесса:

На аноде: - окисление анионов и гидроксид- ионов;

На катоде: - восстановление катионов и ионов водорода.

При проведении электролиза с использованием активного (расходуемого) ано да процесс усложняется и конкурирующими реакциями на электродах являются следующие:

- на аноде – окисление анионов и гидроксид- ионов, анодное растворение металла- материала анода;

- на катоде – восстановление катиона соли и ионов водорода, восстановление катодов металла, полученных при растворении анода.

При электролизе растворов солей с инертным электродом используют следующие правила:

1) На аноде могут образовываться следующие продукты:

a. При электролизе растворов, содержащих анионы F^-, SO4^2-, NO3^-, PO4^3-, OH^- выделяется кислород.

b. При окислении галогенид- ионов выделяются свободные галогены;

c. При окислении анионов органических кислот происходит процесс:

2RCOO^- -2eàR-R+2CO₂.

2) При электролизе растворов солей, содержащих ионы расположенные в ряду напряжений левее Al³⁺, на катоде выделяется водород; если ион расположен правее водорода, то выделяется металл.

3) При электролизе растворов солей, содержащих ионы, расположенные между Аl³⁺ и Н⁺ на катоде могут протекать конкурирующие процессы как восстановления катионов, так и выделения водорода.

Рассмотрим в качестве примера электролиз водного раствора хлорида меди на инертных электродах. В растворе находятся ионы Сu²⁺ и Cl^- которые под действие электрического тока направляются к соответствующим электродам (электроды инертны, например графит):

(формула)

На катоде выделяется металлическая медь, на аноде- газообразный хлор.

Электролиз CuCl₂ с растворимым анодом можно записать так:

(-) Катод ßСu²⁺ 2Cl^-àАнод(+)

Cu²⁺+2e=Cu⁰ 2Cu⁰-2e=Cu²⁺

Таким образом, электролита растворов солей с растворимым анодом сводится к окислению материала анода (его растворению) и сопровождается переносом металла с анода на катод. Это свойство широко используется в очистке металлов от загрязнений.

Дата добавления: 2015-07-11