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
4.получение органических веществ
5.очистка металлов (медь, серебро)
6.получение металлов (магний, цинк, литий, натрий, калий, алюминий, медь
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.).
2.Теория электролиза.
Электролиз происходит за счет подводимой энергии постоянного тока и энергии, выделяющейся при химических превращениях на электроде. Таким образом, электролиз способен протекать только в средах, проводящих электрический ток.