Основы процесса электролиза

План работы.

Введение.

1. Краткое определение и история открытия.

2. Теория электролиза.

3. Законы Фарадея, лежащие в основе электролиза.

4. Факторы, влияющие на процесс электролиза.

5. Явление электродного потенциала.

6. Явление электродного потенциала.

7. Описание электролитических процессов.

8. Технический электролиз на примере хлора и натрия.

9. Применение электролиза на производстве.

Заключение.

Введение.

Основные задачи, руководствуясь которыми, будет проведен анализ процесса электролиза, были определены следующим образом.

Для понимания электролитических процессов, первым делом необходимо ознакомиться с теоретической частью (история открытия, закон Фарадея). На следующем этапе будет рассмотрено каким образом влияние различных факторов отражается на конечных продуктах электролита (количественный и качественный состав).

Остановимся подробно на способах определения экспериментальным путем качественного состава исходного электролита на состав продуктов электролиза.

Так же рассмотрим различные области применения электролиза, в частности, применения электролиза в промышленности.

1. Краткое определение и история открытия.

Электрохимия, как наука, сформировалась на рубеже XVIII и XIX веков. Именно тогда были определены проблемы, решение которых вывело на новый уровень теорию электрохимии. Толчком для создания и развития электрохимии, как науки послужило создание в 1799 г. итальянским физиком А. Вольта «вольтова столба» — первого в истории человечества химического источника тока и опыты итальянского физиолога Л. Гальвани.

Электрохимия достаточно молодая наука. Только в начале позапрошлого столетия было установлено, что при прохождении электрического тока через водные растворы солей, происходят химические превращения, что приводит к образованию новых веществ.

И только в начале прошлого века возникла электрохимия — научное направление по изучению электрохимических процессов в растворах и расплавах веществ.

Промышленное применение электролиза стало возможным после появления в семидесятых годах XIX века мощных генераторов постоянного электрического тока.

На два самостоятельных раздела — ионику, изучающую явления электропроводности и движения заряженных частиц под воздействием электрического поля, и электродику, изучающую явления происходящие непосредственно на поверхности электродов, когда через границу электрод-раствор (расплав) протекает электрический ток, электрохимию стали разделять в конце семидесятых годов.

Если заглянуть в энциклопедический словарь, мы прочтем следующее определение:

«Электролиз (от электро- и греческого lysis — разложение, растворение, распад) — совокупность процессов электрохимического окисления-восстановления на погруженных в электролит электродах, при рохождении через него электрического тока.» Необходимо заметить, что электролиз является одним из важнейших направлений в электрохимии, в свое время послужил основой для важных научных открытий в области электрохимии.

Электролитическими называются химические превращения, происходящие при воздействии на вещества электрического тока.

Говоря совокупность процессов при электролиз, имеется ввиду — миграция ионов (положительных к катоду, отрицательных к аноду), электрохимические реакции разряда ионов, вторичные химические реакции продуктов электролиза между собой, с

веществом электролита и электрода, диффузия ионов, разряжающихся на электродах.

Процесс электролиза, неодинаков во всех случаях, и зависит от ряда факторов — природы электролита, типа электролитической ванны, оптимизации самих электролизных процессов.

Различают технический и прикладной электролиз, а электролитические процессы классифицируют следующим образом:

1.получение металлических сплавов

2.получение гальванических покрытий

3.получение неорганических веществ (хлора, водорода, кислорода, щелочей и т. д.)

4.получение органических веществ

5.очистка металлов (медь, серебро)

6.получение металлов (магний, цинк, литий, натрий, калий, алюминий, медь и т. д.)

7.обработка поверхностей металлов (электрополировка, азотирование, борирование, очистка)

8.нанесение пленок при помощи электрофореза

9.электродиализ и обессоливание воды

Целесообразность и актуальность использования электролиза заключается в том, что с его помощью относительно легко можно получить чистые металлы, массовая доля

самого элемента в которых стремиться к ста процентам. А такие металлы как натрий, никель, чистый водород и другие, получают только с помощью этого метода.

Также медь и алюминий получают по большей части методом электролиза.

Электролиз применяется для нанесения позолоты и серебра на ювелирные изделия. Металлы, покрытые пленкой методом электролиза, таким образом защищают от коррозии.

Исследование электрохимических процессов, определение факторов, влияющих на них, установление новых способов использования процессов электролиза в промышленных условиях продолжается и на сегодняшний день. Многие факторы еще не понятны, а детали требуют доработки.

Первоочередные задачи — усовершенствовать методы электролиза, чтобы производство было наиболее выгодным, с наименьшими затратами электроэнергии и с наибольшим выходом продукции. При этом необходимо учитывать различные факторы, влияющие на количество и качество продуктов электролиза (материал электродов, плотность тока, сила тока, температура электролита и др.).