Электролиз

Схематическое изображение электрохимической установки для исследования электролиза Электролиз – расписание веществ (напр., воды, растворов кислот, щелочей, растворенных или расплавленных солей и т.д.) постоянным электрическим током.
Электролиз состоит в электрохимических процессах окисления и восстановления на электродах. При электролизе положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду, на котором электрохимически восстанавливаются. Отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся к аноду, где электрохимические окисляются. В результате электролиза на электродах выделяются вещества в количествах, пропорциональных количеству пропущенного тока. Электролиз применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при гальваностегии (нанесении металлических покрытий), гальванопластике (воспроизведении формы предметов), а также в химическом анализе (полярография).
Открытие электролиза стало возможным только лишь после создания вольт батареи гальванических элементов (1799).
В 1800 английские исследователи Никольсон и Карлейль открыли электролиз: они установили, что при прохождении постоянного тока в воде или водных растворах вода разлагается на водород и кислород. Результаты более поздних исследований, завершенных Майклом Фарадеем 1833, были сформулированы в виде законов.
Реакции, происходящие при электролизе на электродах называются вторичными. Первичными являются реакции диссоциации в электролите. Разделение реакций на первичные и вторичные помог Майклу Фарадею установить законы электролиза.
Впервые параллельное соединение приемников электрического тока предложил российский физик В. В. Петров во время опытов по электролизу. Ученый проводил одновременное разложение воды в нескольких стеклянных трубках, прикрепленных к одному источнику тока.
Электрохимические процессы широко применяются в различных отраслях современной техники, в аналитической химии, биохимии и т. д. В химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлорат и перхлорат, надсирчану кислоту и персульфаты, химически чистые водород и кислород и т. д. При этом одни вещества получают путем восстановления на катоде, другие – електроокиснення на аноде. Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадий переработки металовмисткои сырья, что обеспечивает получение товарных металлов. В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из руд и их очистки. Электролизом из расплавленных сред получают алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др. Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. При пропускании тока металл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т. е. переходит в раствор в виде катионов. Затем эти катионы металла разряжаются на катоде, благодаря чему образуется компактный осадок уже чистого металла. Примеси, находящиеся в аноде, либо остаются нерастворимыми, либо переходят в электролит и удаляются. Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника делится на гальваностегия и гальванопластику.
Перед покрытием изделия необходимо тщательно очистить, иначе металл будет осаждаться неравномерно, и связь металла с поверхностью изделия будет неустойчивым. Способом гальваностегия можно покрыть деталь тонким слоем золота или серебра, хрома или никеля. С помощью электролиза можно наносить тончайшие металлические покрытия на различные металлические поверхности. При таком способе нанесения покрытий, деталь используют как катод, содержащийся в раствора соли того металла, покрытие из которого необходимо получить. В качестве анода используется пластинка из того же металла.
С помощью гальванопластики изготовляют бюсты, статуи и т. д. Гальванопластика используется для нанесения сравнительно толстых металлических покрытий на другие металлы (например, образование "накладного" слоя никеля, серебра, золота и т. д.). Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях: