וואָס איז עלעקטראָליסיס? אַנאָדע און קאַטאָוד. פיזיקאָ-כעמישער פּראָצעס

פֿאַר אַ לאַנג צייַט מענטשן קען נישט באַקומען פילע ריין סאַבסטאַנסיז אין אַ פּאָטער פאָרעם. אַזאַ, פֿאַר בייַשפּיל, ווי:

• מעטאַלס;
• אַלקאַליס;
• קלאָרין;
• הידראָגען;
• הידראָגען פּעראָקסידע;
• טשלאָר אָרגאַניק און אנדערע.

זיי זענען באקומען אָדער מיט אַ הויך צופרידן פון ימפּיוראַטיז אַז קען נישט זיין דיספּאָוזד פון, אָדער ניט סינטיסייזד בייַ אַלע. אבער די קאַנעקשאַנז זענען זייער וויכטיק פֿאַר נוצן אין אינדוסטריע און וואָכעדיק לעבן. אָבער מיט דער אַנטדעקן פון אַזאַ אַ פּראָצעס ווי עלעקטראָליסיס, די אַרבעט פון אַ ריזיק וואָג איז סאַלווד. הייַנט עס איז געניצט ניט בלויז פֿאַר סינטעז, אָבער אויך פֿאַר פילע אנדערע פּראַסעסאַז.

וואָס איז עלעקטראָליסיס? ווי עס כאַפּאַנז, פון וואָס סטאַגעס איז געשאפן, וואָס איז די הויפּט מייַלע פון דעם אופֿן, לאָזן מיר פּרובירן צו פֿאַרשטיין דעם גאַנג פון דעם אַרטיקל.

וואָס איז עלעקטראָליסיס?

צו ענטפֿערן דעם קשיא, איינער זאָל ערשטער ווענדן צו טערמינאָלאָגיע און פֿאַרשטיין עטלעכע יקערדיק פיזיקאָטשעמיקאַל קאַנסעפּס.

1. די גלייַך קראַנט איז אַ דירעקטעד שטראָם פון עלעקטראָניקס עמאַנייטינג פון קיין מקור פון עלעקטרע.
2. עלעקטראָאָליטע איז אַ מאַטעריע וועמענס לייזונג איז טויגעוודיק פון קאַנדאַקטינג עלעקטריק קראַנט.
3. ילעקטראָודז - טעלער פון זיכער מאַטעריאַלס, ינטערקאַנעקטיד, וואָס פאָרן עלעקטרע דורך זיך (אַנאָוד און קאַטאָוד).
4. אָקסידאַטיאָן-רעדוקציע אָפּרוף איז אַ פּראָצעס אין וואָס די אַקסאַדיישאַן פון די אַקסידיישאַן פון די פּאַרטיסאַפּאַנץ ענדערונגען. דאָס איז, עטלעכע ייאַנז אָקסידייז און פאַרגרעסערן די ווערט פון די אַקסאַדיישאַן גראַד, און אנדערע, אויף די פאַרקערט, זענען רידוסט, לאָוערינג עס.

ווייל דערקלערט אַלע די ווערטער, איינער קענען ענטפֿערן די קשיא וועגן וואָס איז עלעקטראָליסיס. דעם אַקסאַדיישאַן-רעדוקציע פּראָצעס באשטייט פון גייט פארביי אַ דירעקט קראַנט דורך די עלעקטראָליטע לייזונג און ענדיקן מיט די מעלדונג פון פאַרשידענע פּראָדוקטן אויף די ילעקטראָודז.

די סימפּלאַסט ינסטאַלירונג, וואָס קענען זיין גערופן אַ ילעקטראַליטיק צעל, כולל בלויז אַ ביסל קאַמפּאָונאַנץ:

• צוויי ברילן מיט עלעקטראָליטע;
• קראַנט מקור;
• צוויי ילעקטראָודז פארבונדן צו יעדער אנדערער.

אין די אינדוסטריע, עס ניצט פיל מער סאַפיסטאַקייטיד אָטאַמייטיד דיזיינז וואָס מאַכן עס מעגלעך צו פּראָדוצירן גרויס קוואַנאַטיז פון פּראָדוקטן - ילעקטראַלאַסאַס טאַנגקס.

דער פּראָצעס פון עלעקטראָליסיס איז אלא קאָמפּליצירט, עס אָבסיז עטלעכע טעאָרעטיש געזעצן און לייזונג לויט צו געגרינדעט פּראָוסידזשערז און כּללים. צו ריכטיק פאָרויסזאָגן זייַן אַוטקאַם, עס איז נייטיק צו קלאר פֿאַרשטיין אַלע די פּאַטערנז און מעגלעך וועריאַנץ פון דורכפאָר.

טעאָרעטיש יקער פון דעם פּראָצעס

די מערסט וויכטיק פונדאַמענטאַל קאַנאַנז וואָס עלעקטראָליסיס איז געהאלטן זענען די געזעצן פון מיכאל פאַראַדייַ, דער באַרימט וויסנשאַפֿטלער-פיסיסט, באקאנט פֿאַר זייַן אַרבעט אין די פעלד פון געלערנט די עלעקטריק קראַנט און אַלע אַקאַמפּאַניינג פּראַסעסאַז.

אין אַלגעמיין, עס זענען צוויי אַזאַ כּללים, יעדער פון וואָס באשרייבט די עסאַנס פון די פּראַסעסאַז וואָס פאַלן אין ילעקטראַלאַסאַס.

דער ערשטער געזעץ

דער ערשטער געזעץ פון פאַראַדייַ, די פאָרמולע פון וואָס איז געשריבן ווי עם = קי * δט, איז ווי גייט.

די מאַסע פון די מאַטעריע באפרייט בייַ די ילעקטראָוד איז גלייַך פּראַפּאָרשאַנאַל צו די עלעקטרע וואָס דורכגעגאנגען דורך די עלעקטראָליטע.

עס קען זיין געזען פון די פאָרמולע אַז ב איז די מאַסע פון די מאַטעריע, איך איז די קראַנט שטאַרקייַט, און Δt איז די צייַט בעשאַס וואָס עס איז דורכגעגאנגען. עס איז אויך אַ ווערט פון ק, וואָס איז גערופן די עלעקטראָטשעמיקאַל עקוויוואַלענט פון די קאַמפּאַונד. דעם ווערט דעפּענדס אויף דער נאַטור פון די קאַמפּאַונד זיך. נומעריקאַללי, ק איז גלייַך צו די מאַסע פון די מאַטעריע וואָס איז באפרייט אויף די ילעקטראָוד ווען איין אַפּאַראַט פון עלעקטריק אָפּצאָל פּאַסיז דורך די עלעקטראָליטע.

די רגע הערשן פון עלעקטראָליסיס

די רגע פעראַדייַ געזעץ, די פאָרמולע וואָס איז ב = מ * איך * Δ ט / N * ו, לייענען ווי גייט. די עלעקטראָטשעמיקאַל עקוויוואַלענט פון קאַמפּאַונד (ק) איז גלייַך פּראַפּאָרשאַנאַל צו זייַן מאָלער מאַסע און פאַרקערט פּראַפּאָרשאַנאַל צו די וואַלאַנס פון די מאַטעריע.

די אויבן פאָרמולע איז דער רעזולטאַט פון אַ דעריוויישאַן פון אַלע קאַמביינד אָנעס. עס ריפלעקס די עסאַנס פון די צווייטע געזעץ פון עלעקטראָליסיס. מ איז דער מאָלער מאַסע פון די קאַמפּאַונד, איך איז די שטאַרקייט פון די קראַנט דורכגעגאנגען דורך די גאנצע פּראָצעס, Δt איז די צייַט פון די גאנצע ילעקטראַלאַסיס, ף איז די פעראַדייַ קעסיידערדיק, און n איז די עלעקטראָנס וואָס אנטייל אין דעם פּראָצעס. זייער נומער איז גלייַך צו די באַשולדיקונג פון די יאָן אַז גענומען אין דעם פּראָצעס.

Faraday's געזעצן העלפֿן צו פֿאַרשטיין וואָס איז עלעקטראָליסיס, און אויך צו רעכענען די מעגלעך אָפּטריט פון דעם פּראָדוקט דורך מאַסע, צו פאָרויסזאָגן די נייטיק רעזולטאַט און צו השפּעה דעם גאַנג פון דעם פּראָצעס. זיי קאַנסטאַטוט די טעאָרעטיש יקער פון די טראַנספערמיישאַנז אונטער באַטראַכטונג.

דער באַגריף פון די אַנאָוד און זייַן טייפּס

עלעקטראָדיז זענען זייער וויכטיק אין עלעקטראָליסיס. דער גאנצער פּראָצעס דעפּענדס אויף די מאַטעריאַל פון וואָס זיי זענען געמאכט, אויף זייער ספּעציפיש פּראָפּערטיעס און כאַראַקטער. דעריבער, מיר באַטראַכטן אין מער דעטאַל יעדער פון זיי.

אַנאָד - פּלוס אָדער positive ילעקטראָוד. אַז איז, איינער וואָס דזשוינץ די "+" פלאָקן פון די מאַכט מקור. אַקקאָרדינגלי, צו עס פון די עלעקטראָליטע לייזונג וועט מאַך נעגאַטיוו ייאַנז אָדער אַניאָנס. זיי וועלן אָקסידירן דאָ, אַקוויירינג אַ העכער גראַד פון אַקסאַדיישאַן.

דעריבער, איר קענען אַרויסווייַזן אַ קליין סכעמע וואָס וועט העלפן מעמערייז די אַנאָוד פּראַסעסאַז: אַנאָוד "פּלוס" - אַניאַנז - אַקסאַדיישאַן. עס זענען צוויי הויפּט טייפּס פון דעם ילעקטראָוד, דיפּענדינג אויף וואָס, דאָס אָדער וואָס פּראָדוקט וועט זיין באקומען.

1. ינסאַליאַבאַל, אָדער ינערט אַנאָוד. אַ ילעקטראָוד איז געניצט פֿאַר דעם טיפּ, וואָס בלויז אַפּלייז צו עלעקטראָניק און אַקסאַדיישאַן פּראָצעס, אָבער עס איז נישט קאַנסומד און טוט נישט צעלאָזן. אַזאַ אַנאָדיז זענען געמאכט פון גראַפייט, ירידיאַם, פּלאַטינום, קוילן און אַזוי אויף. ניצן אַזאַ ילעקטראָודז, עס איז מעגלעך צו קריגן מעטאַלס אין ריין פאָרעם, גאַסאַז (זויערשטאָף, הידראָגען, קלאָרין, און אַזוי אויף).
2. סאַלוואַנט אַנאָוד. אין אַקסאַדייזינג פּראַסעסאַז, עס דיסאַלווז זיך און אַפעקץ די אַוטקאַם פון אַלע ילעקטראַלאַסאַס. די הויפּט מאַטעריאַלס פון וועלכע אַזאַ ילעקטראָודז זענען געמאכט זענען ניקאַל, קופּער, קאַדמיום, פירן, צין, צינק און אנדערע. די נוצן פון אַזאַ אַנאָודז איז נייטיק פֿאַר די פּראַסעסאַז פון ילעקטראַליפיינינג מעטאַלס, ילעקטראַפּלייטינג, אַפּלייינג פּראַטעקטיוו קאָאַטינגס קעגן קעראָוזשאַן, און אַזוי אויף.

די עסאַנס פון אַלע די פּראַסעסאַז וואָס פאַלן אויף די positive ילעקטראָוד איז רידוסט צו די אָפּזאָגן פון די מערסט עלעקטראָנעגאַטיווע ייאַנז אין די פּאָטענציעל ווערט. יוואָט וואָס דאָס איז געטאן אַנייאַנז פון אַנאָקסיק אַסאַדז און הידראָקסידע יאָן, און דעמאָלט וואַסער, ווען עס קומט צו די לייזונג. זויערשטאָף מיט אַניאַנז אין די ייקוויאַס לייזונג פון די עלעקטראָליטע בכלל טאָן ניט אָפּזאָגן בייַ די אַנאָוד, ווייַל וואַסער טוט דעם פאַסטער, ריליסינג זויערשטאָף.

קאַטאָוד און זייַן טשאַראַקטעריסטיקס

א קאַטאָודע איז אַ נעגאַטיוולי באפוילן ילעקטראָוד (רעכט צו דער אַקיומיאַליישאַן פון עלעקטראָנס אויף עס בעשאַס די טראַנסמיסיע פון אַ עלעקטריק קראַנט). דעריבער, positive ions-קאַטיאָנס וואָס אַנדערגאָו רעסטאָראַטיאָן-מאַך צו אים, אַז איז, זיי נידעריקער די אַקסאַדיישאַן שטאַט.

דאָ, פֿאַר מעמערייזינג, די פאלגענדע סכעמע איז אויך צונעמען: קאַטאָוד "מינוס" -קאַטיאָן-רעסטעריישאַן. די מאַטעריאַל פֿאַר די קאַטאָוד קענען זיין:

• ומבאַפלעקט שטאָל;
• Copper;
• קאַרבאָן;
• מעש;
• Iron;
• אַלומינום און אנדערע.

עס איז אויף דעם ילעקטראָוד אַז מעטאַל איז רידוסט צו ריין סאַבסטאַנסיז, וואָס איז איינער פון די הויפּט וועגן צו באַקומען זיי אין אינדוסטריע. עס איז אויך מעגלעך צו אַריבערפירן עלעקטראָניקס פון די אַנאָוד צו די קאַטאָוד, און אויב דער ערשטער איז סאַליאַבאַל, דעמאָלט זייַן ייאַנז זענען ומקערן אויף די נעגאַטיוו ילעקטראָוד. דאָ, הידראָגען קאַטיאָנס זענען רידוסט צו די ה 2 גאַז. דעריבער, די קאַטאָוד איז איינער פון די מערסט וויכטיק טיילן אין די קוילעלדיק סכעמע פון דעם פּראָצעס פון ילעקטראַלאַסאַס פון סאַבסטאַנסאַז.

עלעקטראָליסיס פון מעלץ

פון די פונט פון מיינונג פון כעמיע, דער פּראָצעס אונטער באַטראַכטונג האט זייַן אייגן יקווייזשאַן. מיט דער הילף פון עס, איר קענען צייכענען די גאנצע סכעמע אויף פּאַפּיר און אַנטיסאַפּייט דער רעזולטאַט. רובֿ ימפּאָרטאַנטלי, וואָס זאָל באַצאָלן ופמערקזאַמקייַט צו - די בייַזייַן אָדער אַוועק פון אַ ייקוויאַס מיטל און די טיפּ פון אַנאָוד (סאַליאַבאַל אָדער נישט).

אויב עס איז נייטיק צו פּראָדוצירן די פאלגענדע פּראָדוקטן: אַלקאַליין און אַלקאַליין ערד מעטאַלס, אַלקאַלי, אַלומינום, בערילליום, גאַסיז פון זויערשטאָף מיט אַניאַנז, דעמאָלט עס קענען זיין קיין רעדן פון עלעקטראָליסיס פון די עלעקטראָליטע לייזונג. בלויז די צעשמעלצן, ווייַל אַנדערש די פארלאנגט קאַנעקשאַנז וועט נישט אַרבעטן. דעריבער, אָפט די אינדוסטריע סינטאַסייז די ליסטעד סאַבסטאַנסיז, ניצן זייער אַנהידראָוס טרוקן סאָלץ און כיידראָקסידעס.

אין אַלגעמיין, די יקווייזשאַן פון צעמענט ילעקטראַלאַסאַס קוקט גאַנץ פּשוט און נאָרמאַל. למשל, אויב מיר באַטראַכטן און רעקאָרד עס פֿאַר פּאַטאַסיאַם ייאַדייד, די מיינונג וועט זיין די ווייַטערדיק:

קי = ק ^{+ +} איך ^-

די קאַטאָוד (ק) "-" ק ⁺ ק + 1 E = ⁰

די אַנאָוד ^{(א) "+": 2י - -} 2E = איך ₂ ⁰

פּראָצעס אַוטקאַם: קי = ק + איך _2.

סימילאַרלי, עלעקטראָליסיס פון קיין מעטאַל וועט זיין רעקאָרדעד, ראַגאַרדלאַס פון די ווערט פון זייַן ילעקטראָוד פּאָטענציעל.

עלעקטראָליסיס פון ייקוויאַס לייזונג

אויב מיר זענען גערעדט וועגן סאַלושאַנז פון עלעקטראָליטעס, די אַוטקאַם פון דעם פּראָצעס וועט זיין אַנדערש אַנדערש. נאָך אַלע, וואַסער ווערט אַ אַקטיוו באַטייליקטער. עס איז אויך טויגעוודיק פון דיססאָסיאַטינג אין ייאַנז און דיסטשאַרדזשינג בייַ די ילעקטראָודז. דעריבער, אין אַזאַ קאַסעס וויכטיק ילעקטראָוד פּאָטענציעל ייאַנז. דער נידעריקער זייַן נעגאַטיוו ווערט, די גרעסער די מאַשמאָעס פון פאַסטער אַקסאַדיישאַן אָדער רעדוקציע.

די ילעקטראַלאַסאַס פון די ייקוויאַס לייזונג איז אונטערטעניק צו עטלעכע כּללים וואָס מוזן זיין דערמאנט.

1. אַנאָוד פּראַסעסאַז: בלויז אַנאָושאַנז פון אַנאָקסיק אַסאַדז (חוץ הידראָפלואָריק) זענען דיסטשאַרדזשד. אויב דער יאָן איז זויערשטאָף-מיט אָדער פלאָרייד-יאָן, דעמאָלט וואַסער וועט זיין אַקסאַדייזד מיט די מעלדונג פון זויערשטאָף.
2. קאַטאָוד פּראַסעסאַז: מעטאַלס אין די עלעקטראָטשעמיקאַל דרוק קייט (אַרויף צו אַלומינום ינקלוסיוו) אויף די קאַטאָוד זענען נישט געזונט ווייַל פון הויך כעמישער טעטיקייט. דעם מאכט וואַסער מיט די מעלדונג פון הידראָגען. מעטהאָדס פון אַלומינום צו הידראָגען זענען רידוסט סיימאַלטייניאַסלי מיט וואַסער צו פּשוט סאַבסטאַנסיז. די זעלבע וואָס סטאַנדז נאָך הידראָגען אין אַ סעריע פון סטרעסאַז (נידעריק-אַקטיוו), לייכט אַנדערגאָו רעסטעריישאַן צו פּשוט סאַבסטאַנסיז.

אויב איר נאָכפאָלגן די כּללים, איר קענען אַרויסווייַזן קיין ילעקטראַלאַסאַס און רעכענען די אָפּטריט פון דעם פּראָדוקט. אין דעם פאַל פון אַ סאַליאַבאַל אַנאָוד, די קרייַז ענדערונגען און ווערט פיל מער קאָמפּליצירט.

עלעקטראָליסיס פון סאָלץ

די פּראַסעסאַז זענען געניצט צו פּראָדוצירן ריין מעטאַלס און גאַסיז, ווייַל עס איז טעקנאַלאַדזשיקאַללי פּשוט און עקאָנאָמיקלי רעוועכדיק. אין דערצו, די פּראָדוקטן קומען אויס מיט אַ הויך גראַד פון ריינקייַט, וואָס איז וויכטיק.

למשל, עלעקטראָליסיס פון קופּער אַלאַוז איר צו געשווינד באַקומען עס אין ריין פאָרעם פון אַ לייזונג פון קיין זאַלץ. די מערסט קאַמאַנלי געוויינט קופּער סולפאַטע אָדער קופּער סולפאַטע (וו) - קוסאָ _4.

ביידע פון די צעשמעלצן און פון די לייזונג פון דעם זאַלץ, עס איז מעגלעך צו עקסטראַקט ריין מעטאַל, וואָס איז אַזוי נייטיק אין כּמעט אַלע צווייַג פון עלעקטריקאַל אינזשעניריע און מעטאַל קאַנסטראַקשאַן.

וויכטיקייט און אַפּלאַקיישאַן פון דעם פּראָצעס

עלעקטראָליסיס איז אַ זייער וויכטיק פּראָצעס. אויף זייַן יקער אַזאַ נייטיק טעכניש אַפּעריישאַנז זענען באזירט, ווי:

1. ריפיינינג פון מעטאַלס.
2. Electroextraction.
3. עלעקטראָפּלאַטינג.
4. Electrosynthesis.
5. אַפּפּליקאַטיאָן אַנטיקאָרראָסיאָן קאָאַטינגס און אנדערע.