ЭЛЕКТРОЛИЗ
м. физ.
electrolyte
ЭЛЕКТРОЛИЗ (от электро... и греч. lysis - разложение, растворение, распад), совокупность процессов электрохимич. окисления-восстановления на погруженных в электролит электродах при прохождении через него электрич. тока. Э. лежит в основе электрохимич. метода лабораторного и пром. получения различных веществ - как простых (Э. в узком смысле слова), так и сложных (электросинтез).
Изучение и применение Э. началось в кон. 18 - нач. 19 вв., в период становления электрохимии. Для разработки теоретич. основ Э. большое значение имело установление М. Фарадеем в 1833-34 точных соотношений между количеством электричества, прошедшего при Э., и количеством вещества, выделившегося на электродах (см. Фарадея законы). Пром. применение Э. стало возможным после появления в 70-х гг. 19 в. мощных генераторов постоянного тока.
Особенность Э.- пространственное разделение процессов окисления и восстановления: электрохимич. окисление происходит на аноде, восстановление - на катоде. Э. осуществляется в спец. аппаратах - электролизёрах.
Э. происходит за счёт подводимой энергии постоянного тока и энергии, выделяющейся при хим. превращениях на электродах. Энергия при Э. расходуется на повышение гиббсовой энергии системы в процессе образования целевых продуктов и частично рассеивается в виде теплоты при преодолении сопротивлений в электролизёре и в др. участках электрич. цепи.
На катоде в результате Э. происходит восстановление ионов или молекул электролита с образованием новых продуктов. Катионы принимают электроны и превращаются в ионы более низкой степени окисления или в атомы, напр, при восстановлении ионов железа (F3+ + е-= Fe2+), элсктроосаждении меди (Си2+ + + 2е-= Сu). Нейтральные молекулы могут участвовать в превращениях на катоде непосредственно или реагировать с промежуточными продуктами катодного процесса. На аноде в результате Э. происходит окисление ионов или молекул, находящихся в электролите или принадлежащих материалу анода (анод растворяется или окисляется), напр.: выделение кислорода (4ОН- =4е- + 2Н2О + C2) и хлора (2С1- = 2е- + Сl2), образование хромата (Сг3+ + ЗОН- + Н2О = CrO4 2- + 5Н+ + Зе-), растворение меди (Си = Си2+ + 2е-), оксидирование алюминия (2А1 + ЗН2О = Аl2Оз +6Н+ + 6е-). Электрохимич. реакция получения того или иного вещества (в атомарном, молекулярном или ионном состоянии) связана с переносом от электрода в электролит (или обратно) одного или нескольких зарядов в соответствии с уравнением хим. реакции. В последнем случае такой процесс осуществляется, как правило, в виде последовательности элементарных одноэлектронных реакций, то есть постадийно, с образованием промежуточных ионов или радикальных частиц на электроде, часто остающихся на нём в адсорбированном состоянии.
Скорости электродных реакций зависят от состава и концентрации электролита, от материала электрода, электродного потенциала, темп-ры и ряда др. факторов. Скорость каждой электродной реакции определяется скоростью переноса электрич. зарядов через единицу поверхности электрода в единицу времени; мерой скорости, следовательно, служит плотность тока.
Кол-во образующихся при Э. продуктов определяется законами Фарадея. Если на каждом из электродов одновременно образуется ряд продуктов в результате нескольких электрохимич. реакций, доля тока (в %), идущая на образование продукта одной из них, наз. выходом данного продукта по току.
Преимущества Э. перед хим. методами получения целевых продуктов заключаются в возможности сравнительно просто (регулируя ток) управлять скоростью и селективной направленностью реакций. Условия Э. легко контролировать, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых "мягких", так и в наиболее -"жёстких" условиях окисления или восстановления, получать сильнейшие окислители и восстановители, используемые в науке и технике. Э.- основной метод пром. произ-ва алюминия, хлора и едкого натра, важнейший способ получения фтора, щелочных и щелочноземельных металлов, эффективный метод рафинирования металлов. Путём Э. воды производят водород и кислород. Электрохимический метод используется для синтеза органич. соединений различных классов и многих окислителей (персульфатов, перманганатов, перхлоратов, перфторорганич. соединений и др.). Применение Э. для обработки поверхностей включает как катодные процессы гальванотехники (в машиностроении, приборостроении, авиационной, электротехнич., электронной пром-сти), так и анодные процессы полировки, травления, размерной анодно-механической обработки, оксидирования (анодирования) металлич. изделий (см. также Электрофизические и электрохимические методы обработки). Путём Э. в контролируемых условиях осуществляют защиту от коррозии металлич. сооружений и конструкций (анодная и катодная защита).
Лит. см. при ст. Электрохимия.
Э. В. Касаткин.