Получение химических веществ

Важнейшим примером подобного применения электролиза является получение гидроксиданатрия, водорода и хлора в электролизере с ртутным катодом.

Электрофорез

На поверхности коллоидных частиц, взвешенных в растворе, часто имеютсяэлектрическиезарядыиз-заадсорбцииионов или электронов. Например, частицы золота в водном золе золота адсорбируют на своей поверхности гидроксидные ионы. При пропусканииэлектрическоготокачерез золь отрицательно заряженные частицы золя мигрируют к аноду (рис. 7.11). Миграция заряженных коллоидных частиц к какому-либо электроду называется электрофорез. (Другое название электрофореза - катафорез.)

Электрофорез находит важные применения в технике, медицине ибиохимии. Он может использоваться для разделения, идентификации и количественного определения белков и жиров.

Рис. 7.11. Электрофорез, а -адсорбцияионов на поверхности

коллоидной частицы; б - схема электрофореза

Электроосадитель Коттрелла.Электрофорез может использоваться также для удаления электрически заряженных частиц из различных аэрозолей, например из тумана, пыльного воздуха или дыма. С этой целью используется специальное устройство - электроосадитель (электрофильтр) Коттрелла (рис. 7.12). Сначалааэрозольпропускают через отрицательно заряженное поле, в результате чего содержащиеся в нем частицы сильно электризуются, приобретая значительныеэлектрическиезаряды. Затем аэрозоль пропускают через положительно заряженное поле, в котором происходит осаждение отрицательно заряженных коллоидных частиц. Электроосадитель Коттрелла используется в промышленности для удаления частиц дыма из дымовых газов и для извлечения из отходов ценных продуктов, которые иначе могут быть потеряны. Электроосадители используются также в системах кондиционирования воздуха на промышленных предприятиях и в учреждениях.

Рис. 7.12. Электроосадитель Коттрелла

Электродиализ

Диализ - это отделение коллоидных частиц от электролитов или молекулярных частиц от дисперсионной среды, в которой они растворены. Простейшая установка для диализа представляет собой мешочек из полупроницаемого материала (например, целлофана или пергаментной бумаги), погруженный в дисперсионную среду. Ионные и молекулярные частицы способны диффундировать через стенки мешочка в дисперсионную среду. Коллоидные частицы остаются внутри мешочка.

Диализ может использоваться, например, для удаления избыточных ионовиз золя, содержащего коллоидные частицы оксидакоторый стабилизирован этими ионами (рис. 7.13).

Рис. 7.13. а -стабилизациягидратированных частиц золяв результатеадсорбциина их поверхности ионов; б - удаление избыточных ионовиз электролита с помощью диализа.

Диализ - довольно медленный процесс. Чтобы добиться достаточно полного удаления неколлоидного вещества, приходится часто менять дисперсионную среду. Но если неколлоидное вещество представляет собойэлектролит, диализ можно ускорить, применяя вариант этой методики, который называется электродиализ (рис. 7.14). Электродиализ одно время использовали для промышленного получения пресной воды из засоленных грунтовых вод или из морской воды. Однако впоследствии были предложены более экономичные методы обессоливания воды.

Рис. 7.14. Электродиализ

Искусственная почка

Диализ находит применение в медицине для поддержания больных, почки которых не справляются со своей функцией. Процесс, основанный на использовании диализа для удаления токсичных продуктов обмена веществ из крови, называется гемодиализ. Этот процесс проводитси в специальном диализере, который и представляет собой искусственную почку. Поток крови, отведенный из артерии пациента, пропускают через искусственную почку, где он циркулирует по одну сторону полупроницаемой мембраны. По другую ее сторону циркулирует раствор электролита, который по своему составу близок к составу электролита в крови пациента. Токсичные продукты диффундируют через мембрану из крови в этот раствор. Поры мембраны настолько малы, что не пропускают кровяные тельца и белки в раствор. Очищенная кровь возвращается в тело пациента через вену.

Вопросы для самоконтроля

1. Составьте схему гальванического элемента с максимальным значением ЭДС. Вычислите значение ЭДС при стандартных условиях.

2. Каков физический смысл постоянной Фарадея и чему она равна?

Тема 8