На главную


Законы электролиза

  Вещества, распадающиеся при растворении на ионы, называют электролитами. В технике для простоты электролитом называют самые растворы этих веществ. Если в электролит погрузить два проводника, называемых электродами, и присоединить их к полюсам источника постоянного тока, причем к отрицательному полюсу подключить изделие, а к положительному — пластину из того металла, который мы хотим осадить на изделии, то будет происходить электролиз — перенос металла, связанный с перемещением ионов.
  Положительно заряженные частицы — катоны — будут разряжаться на отрицательном полюсе, например на погруженной в электролит форме, служащей катодом, а отрицательно заряженные частицы — анионы — на положительном полюсе — аноде.
  При прохождении тока через водный раствор медного купороса ионы меди Cu++, являющиеся катионами, несут положительные заряды, а кислотный остаток SO4--, являющийся анионом, несет отрицательные заряды. В результате разряда на катоде выделяется металлическая медь, а на аноде кислотный остаток вновь образует серную кислоту.
  На катоде всегда разряжается металл или водород, а на аноде — кислотный остаток. Поэтому при составлении электролитов применяют соли, содержащие ионы осаждаемых металлов, а в качестве анода обычно применяют пластины из того металла, который хотят выделить на катоде.
  Фарадей установил, что количество химических веществ, выделившихся на электродах, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит.
  Если, например, через электролит пропускать ток в 1 а в течение 1 ч, то на катоде выделится такое же количество металла, какое выделится при прохождении тока силой в 10 а в течение 0,1 ч.
  Таким образом, количество вещества, выделяемого при электролизе, измеряется ампер-часами, получаемыми как произведение силы тока на длительность процесса электролиза. Эта величина называется количеством электричества.
  Фарадей установил также, что количества веществ, выделенные на электродах равными количествами электричества, относятся друг к другу, как эквивалентные веса этих веществ.
  Эквивалентный вес равен атомному весу, деленному на валентность. Так, например, атомный вес серебра равен 107,88, а так как серебро одновалентно, то эквивалентный вес его выражается тем же числом. Атомный вес меди равен 63,75, медь двухвалентна, поэтому эквивалентный вес ее 63,75 : 2 = 31,78.
  Для выделения грамм-эквивалента (Грамм-эквивалентом (г·экв) называется число граммов, равное эквивалентному весу) любого металла должно протечь количество электричества, равное 26,8 а·ч (ампер-часа). Таким образом, 1 а·ч, согласно закону Фарадея, выделяет: 1 : 26,8 = 0,0373 г·экв.

  Расчет количества различных металлов, выделяемых 1 а·ч, приведен в таблице 4.
  При пользовании этой таблицей для определения количества металла, выделяющегося при определенной силе тока за какой-либо отрезок времени, надо умножить величину, взятую из последней колонки, на силу тока в амперах и на время электролиза в часах.


    Пример. Для определения количества меди, выделяющейся на катоде при силе тока 8 а за 3 часа электролиза, необходимо перемножить числа:
    1,186 — число г меди, выделяющееся при силе тока в 1 а,
      8 — рабочая сила тока в а,
      3 — время электролиза в часах.
    Получаем:
        1,186x8x3=48,464 г



  Таким образом, при постоянной длительности электролиза вес отложенного металла зависит от силы тока. Сила тока, отнесенная к единице поверхности электрода, называется плотностью тока; она измеряется в амперах на квадратный дециметр (а/дм2).

Электрохимический потенциал металлов

  Металл, погруженный в слабый раствор своей соли, стремясь раствориться, посылает свои ионы в раствор, которым он окружен. Стремление металла к растворению с образованием ионов неудачно называют электролитической упругостью растворения.
  Но ионы, которыми окружен металл, затрудняют дальнейший переход ионов в раствор. Растворение металла с образованием ионов создает разность потенциалов между раствором и растворяющимся металлом. Для сравнения потенциалов металлов условно принимают за нуль потенциал водородного электрода (это платиновый губчатый электрод, погруженный в нормальный раствор серной кислоты и омываемый газообразным водородом).
  Определяя разность потенциалов между водородным электродом и измеряемыми, получают потенциалы, называемые стандартными.
  Стандартные потенциалы различных металлов приведены в таблице 5; они расположены в порядке возрастания потенциалов. Такой ряд носит название электрохимического ряда напряжений.

  Металлы, стоящие дальше в ряду напряжений, относятся к более благородным. При прохождении тока в раствор переходят сперва металлы, стоящие ближе в ряду напряжений, а выделяются в первую очередь ионы металлов, стоящих дальше в ряду напряжений. Впрочем, при большой силе тока может происходить одновременный разряд различных ионов.


предыдущая страница

оглавление

следующая страница