Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита

При электролизе электрическая энергия превращается в химическую

На аноде протекает процесс окисления, на катоде – процесс восстановления как и в гальваническом элементе:

Где Ox– окисленная форма вещества; Red – восстановленная форма

Электролиз начинается при определенной разности потенциалов, называемой потенциалом разложения

Первичные процессы при электролизе протекают в пределах двойного электрического слоя (на электродах)

Вторичные процессы – в объеме электролита между продуктами электролиза

Электролиз расплавов и водных растворов

На катоде в первую очередь восстанавливаются более сильные окислители, имеющие более высокие потенциалы

Последовательность катодных процессов:

· в первую очередь восстанавливаются катионы металлов, имеющие электродный потенциал положительнее водородного в порядке уменьшения потенциала: ( ), ( ), (

· катионы ( ) и металлов, электродные потенциалы которых отрицательнее потенциала алюминия, не восстанавливаются из водных растворов; в этом случае на катоде восстанавливаются молекулы воды или ионы в кислой среде

· при электролизе водных растворов солей металлов, электродные потенциалы которых находятся между потенциалами алюминия и водорода, на катоде выделяются совместно как металлы, так и водород

На аноде вначале окисляются более сильные восстановители, имеющие наинизшие электродные потенциалы

Последовательность анодных процессов при использовании инертных электродов (платина, графит и др.):

· в первую очередь окисляются анионы бескислородных кислот в порядке возрастания их потенциалов:

),

), )

· при электролизе водных растворов, содержащих анионы кислородосодержащих кислот ( , , , ), на аноде окисляются молекулы воды с выделением кислорода

,

· в щелочных растворах окисляются гидроксид-ионы с выделением кислорода

,

Электролиз расплавов протекает при высоких температурах (порядка 8000С) в электролизерах с инертными электродами

Пример: рассмотрим электролиз расплава хлорида натрия

Схематически процесс можно представить следующей схемой:

Аналогично протекает электролиз расплавов всех галогенидов и гидридов щелочных и щелочноземельных металлов

При электролизе водных растворов необходимо учитывать:

Электролиз водного раствора хлорида натрия с инертными электродами

На катоде:

;

На аноде:

Суммарная реакция:

Суммарная реакция, протекающая в электролизере в молекулярной форме: