Законы Фарадея: 1) количество вещества, испытавшего электрохимические превращения на электроде, прямо пропорционально количеству прошедшего электричества.
2) массы прореагировавших на электродах веществ при постоянном количестве электричества относятся друг к другу как молярные массы их эквивалентов.
Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании через электролит электрического тока. При электролизе катод является восстановителем, так как отдает электроны, а анод - окислителем, так как принимает электроны от анионов.
Существует электролиз расплавов и растворов электролитов. Возьмем, к примеру, электролиз расплава KCl. При пропускании через расплав электрического тока ионы K+ на катоде присоединяют электроны и восстанавливаются атомарного натрия, ионы хлора Сl- на аноде окисляются до атомарного хлора с последующим образованием молекул.
На аноде Сl- - е = 1/2Cl2
На катоде К+ + е = К
Анод является окислителем, а катод - восстановителем.
В случае, когда электролизу подвергается расплав с несколькими различными катионами, то в первую очередь восстанавливаются катионы металлов с большим значением электродного потенциала.
Электролиз водных растворов электролитов протекает намного сложнее, чем расплавов. Дело в том, что вода, хотя и в малой степени, но диссоциирует на катионы водорода и гидроксид-анионы. Поэтому, в водных растворах электролитов, кроме ионов электролита, всегда будут находиться и ионы воды, которые тоже могут окисляться и восстанавливаться на электродах.
Разберем процессы, которые могут протекать на аноде. На аноде происходит окисление анионов. Анионы бывают простыми, типа С1-, и сложными, например SO42- или OH-. В первую очередь будут окисляться простые анионы. Из сложных анионов легче всего окисляется гидроксид-анион OH-. При электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот на аноде будут окисляться гидроксид-анионы и выделяться кислород.
На катоде восстанавливаются катионы. Сначала будут восстанавливаться те катионы, которые сильнее притягивают к себе электроны.
Вещество, из которого сделан анод также оказывает влияние на ход электролиза. Аноды бывают растворимые и нерастворимые. Нерастворимые сделаны обычно из графита или платины; растворимые аноды - из различных металлов.
На нерастворимом аноде в процессе электролиза окисляются анионы или молекулы воды. При электролизе водных растворов щелочей, кислородосодержащих кислот и их солей, фторидов на аноде протекает окисление воды и выделяется кислород..
Растворимый анод при электролизе сам окисляется, переходя в раствор, т. е отдает электроны в электрической цепи. Например, при электролизе водного раствора сульфата никеля с никелевым анодом никель оседает на катоде, при этом анод растворяется. C сульфатом никеля в растворе ничего не происходит:
NiSO4 Ni2+ + SO4-
HOH H+ + ОН-
На катоде Ni2+ + 2е = Ni
На аноде Ni - 2е = Ni2+
При проведении электролиза водного раствора с использованием инертного анода могут происходить два окислительных и два восстановительных процесса: на аноде - окисление анионов и гидроксид-ионов, а на катоде - восстановление катионов и ионов водорода.
Если электролиз проводить с использованием активного ( растворимого) анода, то могут происходить следующие реакции: на аноде - окисление анионов и гидроксид-ионов, а также растворение анода. На катоде - восстановление катиона соли и ионов водорода либо восстановление катионов металла, полученных при растворении анода.
Электролиз расплавов и растворов применяется чрезвычайно широко. Это получение металлов ( как алюминий, олово, свинец, натрий, цинк, кадмий, серебро, золото) и неметаллов, нанесение металлических покрытий, получение точных копий с различных предметов ( гальванопластика), очистка металлов от примесей..
36. Химическая коррозия — взаимодействие поверхности металла с (коррозионно-активной) средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте.
4 Fe + 3 O 2 → 2 Fe 2 O 3
Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. Не следует путать с электрохимической коррозией коррозию однородного материала, например, ржавление железа или т.п. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются электроды - либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с различающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т.п., электропроводность ее повышается, и скорость процесса увеличивается.
Если происходит восстановление ионов H 3 O + или молекул воды H 2 O , говорят о водородной коррозии или коррозии с водородной деполяризацией. Восстановление ионов происходит по следующей схеме:
2 H 3 O + + 2 e − → 2 H 2 O + H 2
2 H 2 O + 2 e − → 2 OH − + H 2
Если водород не выделяется, что часто происходит в нейтральной или сильно щелочной среде, происходит восстановление кислорода и здесь говорят о кислородной коррозии или коррозии с кислородной деполяризацией:
O 2 + 2 H 2 O + 4 e − → 4 OH −
Коррозионный элемент может образовываться не только при соприкосновении двух различных металлов. Коррозионный элемент образуется и в случае одного металла, если, например, структура поверхности неоднородна.
37. Элементы с неметаллическими свойствами находятся в IIIA-VII I A – группах Периодической системы:
| Период | IA | IIIA | IVA | VA | VIA | VIIA | VIIIA |
| 1 | H | He | |||||
| 2 | B | C | N | O | F | Ne | |
| 3 | Si | P | S | Cl | Ar | ||
| 4 | As | Se | Br | Kr | |||
| 5 | Te | I | Xe | ||||
| 6 | At | Rn |