Основы процесса электролиза
А в случае электролитов, металл которых имеет потенциал значительно более отрицательный, чем -0,41 В, металл восстанавливаться не будет, а произойдёт выделение водорода.
В первом случае имеются ввиду такие металлы, которые находятся в ряду напряжений вблизи водорода (начиная приблизительно от олова) и после него.
Во втором случае — металлы начала ряда напряжений — приблизительно до титана.
Наконец, если потенциал металла близок к
величине -0,41 В (металлы средней части ряда—Zn, Cr, Fe, Ni), то в зависимости от
концентрации раствора и условий электролиза возможно как восстановление металла,
так и выделение водорода; нередко наблюдается совместное выделение металла и
водорода.
Электрохимическое выделение водорода из кислых растворов происходит вследствии
разряда ионов водорода. В случае же нейтральных или щелочных сред оно является
результатом электрохимического восстановления воды:
2Н2О + 2е- =Н2 + 2ОН-
Таким образом, характер катодного процесса при электролизе водных растворов
определяется прежде всего положением соответствующего металла в ряду напряжений.
В ряде случаев большое значение имеют рН раствора, концентрация ионов металла и
другие условия электролиза.
При рассмотрении анодных процессов следует иметь в виду, что материал анода в
ходе электролиза может окисляться. В связи с этим различают электролиз с
инертным анодом и электролиз с активным анодом. Инертным называется анод,
материал которого не претерпевает окисления в ходе электролиза. Активным
называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза. В
качестве материалов для инертных анодов чаще применяют графит уголь, платину.
На инертном аноде при электролизе водных растворов щелочей, кислородсодержащих
кислот и их солей, а также фтористоводородной кислоты и фторидов происходит
электрохимическое окисление воды с выделением кислорода.
В зависимости от рН раствора этот процесс протекает по-разному и может быть записан различными уравнениями. В щелочной среде уравнение имеет вид:
4ОН- =О2 + 2Н2О + 4е-
а в кислой или нейтральной:
2Н2О =О2 + 4Н+ + 4е-
В рассматриваемых случаях электрохимическое окисление воды является
энергетически наиболее выгодным процессом. Кислородсодержащие анионы или не
способны окисляться, или их окисление происходит при очень высоких потенциалах.
Например, стандартный потенциал окисления иона SO42-
2SO42- =S2O82- + 2e-
равен 2,010 В, что значительно превышает стандартный потенциал окисления воды
(1,228 В).
Стандартный потенциал окисления иона F- имеет ещё большее значение (2,87 В).
При электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме HF и
фторидов) у анода разряжаются анионы. В частности, при электролизе растворов