.

Применение электролиза

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 2611
Скачать документ

Доклад ученицы 10 кл. “Б”

Масоловой Елены по теме:

Применение электролиза.

Сущность электролиза.

Электролиз — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на
электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор
или расплав электролитов.

Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника
постоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу — анод,
после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом
электролита.

Электроды, как правило, бывают металлические, но применяются и
неметаллические, например графитовые (проводящие ток).

На поверхности электрода, подключенного к отрицательному полюсу
источника постоянного тока (катоде), ионы, молекулы или атомы
присоединяют электроны, т. е. протекает реакция электрохимического
восстановления. На положительном электроде (аноде) происходит отдача
электронов, т. е. реакция окисления. Таким образом, сущность электролиза
состоит в том, что на катоде происходит процесс восстановления, а на
аноде — процесс окисления.

В результате электролиза на электродах (катоде и аноде) выделяются
соответствующие продукты восстановления и окисления, которые в
зависимости от условий могут вступать в реакции с растворителем,
материалом электрода и т. п., — так называемые вторичные процессы.

Металлические аноды могут быть: а) нерастворимыми или инертными (Pt, Au,
Ir, графит или уголь и др.), при электролизе они служат лишь
передатчиками электронов; б) растворимыми (активными); при электролизе
они окисляются.

В растворах и расплавах различных электролитов имеются разноименные по
знаку ионы, т. е. катионы и анионы, которые находятся в хаотическом
движении. Но если в такой расплав электролита, например расплав хлорида
натрия NaCl, опустить электроды и пропускать постоянный электрический
ток, то катионы Na+ будут двигаться к катоду, а анионы Cl– — к аноду. На
катоде электролизера происходит процесс восстановления катионов Na+
электронами внешнего источника тока:

Na+ + e– = Na0

На аноде идет процесс окисления анионов хлора, причем отрыв избыточных
электронов от Cl– осуществляется за счет энергии внешнего источника
тока:

Cl– – e– = Cl0

Выделяющиеся электронейтральные атомы хлора соединяются между собой,
образуя молекулярный хлор: Cl + Cl = Cl2, который и выделяется на аноде.
Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:

2NaCl —> 2Na+ + 2Cl– —электролиз—> 2Na0 + Cl20

Окислительно-восстановительное действие электрического тока может быть
во много раз сильнее действия химических окислителей и восстановителей.
Меняя напряжение на электродах, можно создать почти любой силы
окислители и восстановители, которыми являются электроды
электролитической ванны или электролизера. Известно, что ни один самый
сильный химический окислитель не может отнять у фторид-иона F– его
электрон. Но это осуществимо при электролизе, например, расплава соли
NaF. В этом случае на катоде (восстановитель) выделяется из ионного
состояния металлический натрий или кальций:

Na+ + e– = Na0

на аноде (окислитель) выделяется ион фтора F–, переходя из
отрицательного иона в свободное состояние:

F– – e– = F0 ; F0 + F0 = F20

Продукты, выделяющиеся на электродах, могут вступать между собой в
химическое взаимодействие, поэтому анодное и катодное пространство
разделяют диафрагмой.

Практическое применение электролиза.

Электрохимические процессы широко применяются в различных областях
современной техники, в аналитической химии, биохимии и т. д. В
химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи,
хлораты и перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты, химически чистые
HYPERLINK “h.htm” водород и кислород и т. д. При этом одни вещества
получают путем восстановления на катоде (альдегиды, парааминофенол и
др.), другие электроокислением на аноде (хлораты, перхлораты,
перманганат калия и др.).

В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из
руд и их очистки. Электролизом расплавленных сред получают алюминий,
магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др.

Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают
пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. При пропускании
тока металл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т.
е. переходит в раствор в виде катионов. Затем эти катионы металла
разряжаются на катоде, благодаря чему образуется компактный осадок уже
чистого металла. Примеси, находящиеся в аноде, либо остаются
нерастворимыми, либо переходят в электролит и удаляются.

Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся
процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как
металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного
электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника
пожразделяется на гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия (от греч. покрывать) – это электроосаждение на
поверхность металла другого металла, который прочно связывается
(сцепляется) с покрываемым металлом (предметом), служащим катодом
электролизера.

Перед покрытием изделия необходимо его поверхность тщательно очистить
(обезжирить и протравить), в противном случае металл будет осаждаться
неравномерно, а кроме того, сцепление (связь) металла покрытия с
поверхностью изделия будет непрочной. можно покрыть деталь тонким слоем
золота или серебра, хрома или никеля способом гальваностегии.
Гальванопластика позволяет получать точные копии различных предметов. С
помощью электролиза можно наносить тончайшие металлические покрытия на
различных металлических поверхностях. PRIVATE При таком способе
нанесения покрытий, называемом гальваностегией, деталь используют в
качестве катода, помещенного в раствор соли того металла, покрытие из
которого необходимо получить. В качестве анода используется пластинка из
того же металла.

Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых
металлических копий относительно значительной толщины с различных как
неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами.

С помощью гальванопластики изготовляют бюсты, статуи и т. д.
Гальванопластика используется для нанесения сравнительно толстых
металлических покрытий на другие металлы (например, образование
“накладного” слоя никеля, серебра, золота и т. д.). При длительном
прохождении тока через электролит можно получить на изделии очень
толстый слой металла, который может быть затем отделен с сохранением
формы. Этот метод получения точных копий различных изделий называется
гальванопластикой.

Другие применения электролиза.

Кроме указанных выше электролиз нашел применение и в других областях.
Укажем некоторые из них: а) получение оксидных защитных пленок на
металлах (анодирование); б) электрохимическая обработка поверхности
металлического изделия (полировка); в) электрохимическое окрашивание
металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.); г) очистка воды –
удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так
называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к
дистиллированной); д) электрохимическая заточка режущих инструментов
(например, хирургических ножей, бритв и т.д.).

Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадий переработки
металлсодержащего сырья, обеспечивающей получение товарных металлов.

Электролиз может осуществляться с растворимыми анодами – процесс
электрорафинирования или с нерастворимыми – процесс электроэкстракции.

Главной задачей при электрорафинировании металлов является обеспечения
необходимой чистоты катодного металла при приемлемых энергетических
расходах.

В области газопламенной обработки металлов толщиной до 2 мм одним из
перспективных источников горючего газа являются получившие довольно
широкое распространение в последние годы электролизно-водная установки,
в которых в результате электролиза водных растворов электролита получают
водородно-кислородную смесь или раздельно водород и кислород под
давлением до 1,5 атм. Использование таких установок позволяет в
значительной мере сократить потребление дефицитного карбида кальция и
многомиллионного парка ацетиленовых и кислородных баллонов, требующих
для своего обслуживания значительных ресурсов.

Элетролизно-водные установки, предназначенные для получения
водородно-кислородной смеси электролитическим разложением воды, нашли
применение в различных областях промышленности и быту. С их помощью
можно производить сварку и резку низкоуглеродистых сталей, золота,
серебра, латуни и других металлов, осуществлять работы по стеклу,
керамике, напыление слоя стеклоэмали и различных неметаллических
покрытий, термическую обработку стоматологических изделий и другие
операции, требующие высокотемпературный нагрев.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020