इलेक्ट्रोलिसिस क्या है? एनोड और कैथोड। भौतिक रासायनिक प्रक्रिया

एक लंबे समय के लिए लोगों को मुफ्त के रूप में शुद्ध पदार्थों का एक बहुत कुछ पाने के लिए प्रबंधन नहीं किया। उदाहरण के लिए इस तरह के रूप में:

• धातु;
• क्षार;
• क्लोरो;
• हाइड्रोजन;
• हाइड्रोजन पेरोक्साइड;
• जैविक क्लोरीन और अन्य।

वे दोष, जहाँ से यह से छुटकारा पाने के, या बिल्कुल भी नहीं संश्लेषित असंभव था की एक उच्च सामग्री या तो प्राप्त किया। लेकिन कनेक्शन उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। लेकिन इस तरह के इलेक्ट्रोलिसिस के रूप में एक प्रक्रिया की खोज के साथ, भारी अनुपात के एक कार्य हल किया गया है। आज यह न केवल संश्लेषण के लिए, लेकिन यह भी कई अन्य प्रक्रियाओं के लिए प्रयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस क्या है? ऐसा होता है, चरणों में से कुछ ऊपर ढेर, क्या इस विधि का मुख्य लाभ यह है, लेख के पाठ्यक्रम को समझने की कोशिश।

इलेक्ट्रोलिसिस क्या है?

इस सवाल का जवाब करने के लिए, हम पहले शब्दावली और कुछ मूलभूत भौतिक और रासायनिक अवधारणाओं को समझने के लिए लेनी होगी।

1. डीसी - बिजली के किसी भी स्रोत से होने वाले इलेक्ट्रॉनों की एक निर्देशित धारा।
2. इलेक्ट्रोलाइट - पदार्थ, समाधान जिनमें से एक विद्युत प्रवाह का आयोजन करने में सक्षम है।
3. इलेक्ट्रोड - कुछ सामग्री, परस्पर, जो स्वयं के माध्यम से बिजली पारित की थाली (एनोड और कैथोड)।
4. रेडोक्स प्रतिक्रिया - एक प्रक्रिया है जिसमें वहाँ प्रतिभागियों के ऑक्सीकरण की डिग्री में एक परिवर्तन है। जो है, कुछ आयनों का ऑक्सीकरण और, ऑक्सीकरण की डिग्री के मूल्य में वृद्धि, जबकि दूसरों को कम कर रहे हैं, यह कम करने।

इन शर्तों के सभी स्पष्ट करने के बाद, आप इलेक्ट्रोलिसिस क्या है के सवाल का जवाब कर सकते हैं। यह रेडोक्स प्रक्रिया, इलेक्ट्रोलाइट समाधान के माध्यम से एक सीधा वर्तमान गुजर शामिल और इलेक्ट्रोड पर अलग अलग उत्पादों के रिलीज के द्वारा समाप्त हो जाता है।

आसान स्थापना, जो electrolyzer कहा जा सकता है, केवल कुछ घटकों को शामिल:

• एक इलेक्ट्रोलाइट के साथ दो गिलास;
• एक वर्तमान स्रोत;
• दो इलेक्ट्रोड जुड़े रहते हैं।

उद्योग एक अधिक जटिल स्वचालित डिजाइन का उपयोग करता, उत्पादों की बड़ी संख्या प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है - इलेक्ट्रोलिसिस स्नान।

इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया काफी जटिल है, कई सैद्धांतिक कानूनों और आय आदेश और नियमों के अनुसार के अधीन है। सही ढंग से परिणाम की भविष्यवाणी करने के लिए, सभी कानूनों और संभव पारित होने में अच्छी तरह से सीखा जा सकता है।

प्रक्रिया के सैद्धांतिक नींव

सबसे महत्वपूर्ण मौलिक सिद्धांत है जिस पर इलेक्ट्रोलिसिस टिकी हुई है - माइकल फैराडे के कानूनों - प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी, विद्युत प्रवाह के क्षेत्र में अपने काम के लिए जाना जाता है और सभी के साथ प्रक्रियाओं।

इस तरह के सभी नियम दो, जिनमें से प्रत्येक इलेक्ट्रोलिसिस में प्रक्रियाओं का सार वर्णन करता है।

पहले कानून

पहले फैराडे का कानून है, सूत्र जिनमें से मीटर के रूप में लिखा है = Ki * Δt, इस प्रकार है।

जन पदार्थ इलेक्ट्रोड पर छुट्टी दे दी सीधे बिजली, जो इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से पारित कर दिया है के लिए आनुपातिक है।

सूत्र से पता चलता है कि मीटर - सामग्री की बड़े पैमाने पर है, मैं - वर्तमान तीव्रता, Δt - समय जिसके दौरान यह पारित हो जाता है। भी शामिल है, जो परिसर के विद्युत बराबर कहा जाता है कश्मीर का मूल्य, है। यह मान यौगिक की प्रकृति पर निर्भर करता है। कश्मीर संख्यानुसार पदार्थ की बड़े पैमाने पर जब विद्युत आवेश में से एक इकाई से गुजर रहा है कि इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से इलेक्ट्रोड पर जारी किया गया है के बराबर है।

इलेक्ट्रोलिसिस के दूसरे नियम

फैराडे के दूसरे नियम, सूत्र जिनमें से - मीटर = एम * मैं Δt * / n * एफ, इस प्रकार है। यौगिक (के) के एक विद्युत बराबर सीधे अपने दाढ़ जन के लिए आनुपातिक है, और विपरीत रूप से पदार्थ के संयोजक लिए आनुपातिक है।

उपरोक्त सूत्र सभी यूनाइटेड की वापसी का परिणाम है। यह इलेक्ट्रोलिसिस के दूसरे कानून का सार कैप्चर करता है। एम - दाढ़ जन यौगिकों, मैं - वर्तमान तीव्रता पूरी प्रक्रिया के लिए पारित कर दिया, Δt - कुल इलेक्ट्रोलिसिस समय, एफ - फैराडे के निरंतर, एन - इलेक्ट्रॉनों इस प्रक्रिया में शामिल कर रहे हैं। उनकी संख्या आयन के आरोप के बराबर है, प्रक्रिया में भाग लिया।

फैराडे के कानूनों को समझने में मदद करने के इलेक्ट्रोलिसिस क्या है, और वजन से संभावित उपज की गणना करने के वांछित परिणाम की भविष्यवाणी और इस प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को प्रभावित करने की है। वे परिवर्तनों का सैद्धांतिक आधार का गठन।

एनोड और उसके प्रकार की अवधारणा

बहुत महत्वपूर्ण इलेक्ट्रोलिसिस इलेक्ट्रोड में हैं। पूरी प्रक्रिया सामग्री, जहां से वे बना रहे हैं, उनकी विशिष्ट प्रकृति और गुणों पर निर्भर है। इसलिए, हम और अधिक विस्तार से विचार करना उनमें से प्रत्येक।

एनोड - प्लस या सकारात्मक इलेक्ट्रोड। यही कारण है, एक है कि "+" शक्ति के स्रोत की पोल से जुड़ा हुआ है है। तदनुसार, से इसे करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट समाधान ऋणात्मक आयन या anions पर आ जाएगा। वे यहाँ का ऑक्सीकरण, ऑक्सीकरण की एक उच्च डिग्री प्राप्त कर रहा होगा।

- anions - ऑक्सीकरण एक एनोड "प्लस": इसलिए, हम एक छोटे से चित्र anodic प्रक्रियाओं याद में मदद मिलेगी आकर्षित कर सकते हैं। इस प्रकार इलेक्ट्रोड के दो बुनियादी प्रकार है, जो के आधार पर एक विशेष उत्पाद हो जाएगा देखते हैं।

1. अघुलनशील या अक्रिय एनोड। इस प्रकार, एक इलेक्ट्रोड जो इलेक्ट्रॉनों और ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं हस्तांतरण करने के लिए केवल कार्य करता है भी शामिल है, लेकिन यह भस्म नहीं है और भंग नहीं। इस तरह के एनोड ग्रेफाइट, इरिडियम, प्लेटिनम, कार्बन और इतने पर से बने हैं। इन इलेक्ट्रोड का उपयोग करना, धातुओं शुद्ध गैसों (ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, क्लोरीन और इसी तरह) में उत्पादन किया जा सकता है।
2. घुलनशील एनोड। ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं वह भंग कर दी और इलेक्ट्रोलिसिस के परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं। निकल, तांबा, कैडमियम, सीसा, टिन, जस्ता और दूसरों: इलेक्ट्रोड के इस प्रकार के लिए निर्माण की मूल सामग्री। इनका उपयोग करने से एनोड जंग के खिलाफ धातु, विद्युत, सुरक्षात्मक कोटिंग की प्रक्रिया electrorefining, और इतने पर के लिए की जरूरत है।

प्रक्रियाओं सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर होने का सार सार्थक संभावित सबसे ऋणात्मक आयनों का निर्वहन करने के लिए कम है। Ivot क्यों करते हैं, हाइड्रोजन एसिड और हाइड्रोक्साइड आयन, और फिर पानी Anions अगर यह एक समाधान है। ऑक्सीजन युक्त एक जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधान में anions, एनोड पर आम तौर पर छुट्टी दे दी है, के बाद से पानी यह तेजी से बनाता है, ऑक्सीजन को रिहा।

कैथोड और इसकी विशेषताओं

कैथोड - एक नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोड (यह जब एक विद्युत प्रवाह पर इलेक्ट्रॉनों के संचय के कारण) है। फैटायनों कि पुनर्वास के दौर से गुजर रहे हैं, वह है, ऑक्सीकरण की डिग्री को कम - यही कारण है कि उसे करने के लिए सकारात्मक आयनों का आरोप लगाया चलती है।

कटियन - - वसूली वहाँ भी योजना कैथोड "शून्य" याद करने के लिए प्रासंगिक है। कैथोड के लिए सामग्री के रूप में शामिल हैं:

• स्टेनलेस स्टील;
• तांबा;
• कार्बन;
• पीतल;
• लोहा;
• एल्यूमीनियम और अन्य।

यह इस इलेक्ट्रोड शुद्ध पदार्थों की धातुओं वसूली है, जो उन्हें औद्योगिक रूप से उत्पादन के लिए मुख्य तरीकों में से एक है के लिए आता है पर है। यह भी संभव कैथोड एनोड से इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण है, और अगर पहले - घुलनशील, अपने आयनों नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर कम कर रहे हैं। यहाँ वहाँ हाइड्रोजन गैस एच ₂ के लिए फैटायनों की बहाली _है। इसलिए, कैथोड - पदार्थों के इलेक्ट्रोलिसिस के समग्र योजना में सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक है।

पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस

विचाराधीन रासायनिक प्रक्रिया के दृष्टिकोण से अपने समीकरण है। संभव के साथ यह कागज पर पूरे सर्किट प्रतिनिधित्व करने के लिए और परिणाम की भविष्यवाणी करने में। सबसे महत्वपूर्ण बात यह आप के लिए ध्यान देना चाहिए - उपस्थिति या जलीय वातावरण के अभाव और एनोड के प्रकार (घुलनशील या नहीं)।

यदि आवश्यक हो निम्न उत्पादों प्राप्त करने के लिए: क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु, क्षार, एल्यूमीनियम, बेरिलियम, ऑक्सीजन युक्त गैसों के anions तो इलेक्ट्रोलाइट समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस बारे में एक प्रश्न नहीं हो सकता है। बस, पिघल क्योंकि अन्यथा अपेक्षित कनेक्शन काम नहीं करेगा। यही कारण है कि उद्योग में अक्सर इन पदार्थों के संश्लेषण, उन्हें सूखी निर्जल लवण और हाइड्रोक्साइड के प्रयोग से।

सामान्य तौर पर, पिघल इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण काफी सरल और मानक है। उदाहरण के लिए, अगर हम विचार करें और के लिए यह रिकॉर्ड पोटेशियम आयोडाइड, देखे जाने के बाद हो जाएगा:

KI = k ^{+ +} मैं ^-

कैथोड (के) "-" K ⁺ K + 1 ई = ⁰

एनोड ^{(ए) "+": 2I - -} 2 ई = मैं ₂ ⁰

प्रक्रिया परिणाम: KI = K + _2।

इसी तरह, इलेक्ट्रोलिसिस इसकी इलेक्ट्रोड पोटेंशियल की परवाह किए बिना किसी भी धातु रिकॉर्ड करेगा।

जलीय घोल का इलेक्ट्रोलीज़

यह समाधान इलेक्ट्रोलाइट की बात आती है, प्रक्रिया के परिणाम काफी अलग होगा। सब के बाद, पानी एक सक्रिय भागीदार बनता जा रहा है। यह भी आयनों में अलग और इलेक्ट्रोड से छुट्टी दे दी में सक्षम है। इसलिए, इस तरह के मामलों के लिए महत्वपूर्ण में इलेक्ट्रोड पोटेंशियल आयनों। की तुलना में अपने नकारात्मक मूल्य कम है, अधिक से अधिक और अधिक तेजी से ऑक्सीकरण या कमी की संभावना।

जलीय घोल का इलेक्ट्रोलीज़ कई नियम है कि याद किया जाना चाहिए के अधीन है।

1. एनोडिक प्रक्रियाओं: (हाइड्रोजन फ्लोराइड को छोड़कर) से छुट्टी दे दी हाइड्रोजन एसिड की केवल anions। एक ऑक्सीजन आयन या फ्लोराइड आयन है, तो पानी ऑक्सीजन रिलीज करने के लिए ऑक्सीकरण की जाएगी।
2. कैथोडिक प्रक्रियाओं: (अप करने के लिए और एल्यूमीनियम सहित) विद्युत श्रृंखला में electrowinning धातुओं कैथोड पर उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण बहाल नहीं किया जा सकता। इस पानी हाइड्रोजन रिलीज करने के लिए बनाता है। एल्यूमीनियम से धातु हाइड्रोजन को सरल पदार्थों के लिए पानी के साथ एक साथ बहाल। उन है कि विद्युत रासायनिक श्रृंखला (कम गतिविधि) में हाइड्रोजन के बाद कर रहे हैं, आसानी से सरल पदार्थों को कम करने गुज़रना पड़ता है।

आप इन नियमों का पालन करते हैं, तो हम किसी भी इलेक्ट्रोलिसिस चित्रित और उपज की गणना कर सकते हैं। एक घुलनशील एनोड सर्किट के मामले में भिन्न होता है और अधिक जटिल हो जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस लवण

इन प्रक्रियाओं को शुद्ध धातुओं और गैसों प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है के बाद से यह तकनीकी रूप से सरल और आर्थिक रूप से लाभदायक है। इसके अलावा, उत्पादों पवित्रता के एक उच्च डिग्री है, जो महत्वपूर्ण है के साथ आते हैं।

उदाहरण के लिए, तांबे का electrowinning जल्दी से यह शुद्ध रूप में किसी भी नमक के घोल से प्राप्त कर सकते हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया तांबा सल्फेट या तांबा सल्फेट (द्वितीय) - CuSO _4।

एक पिघल या नमक के समाधान शुद्ध धातु है, जो वास्तव में विद्युत और धातु इंजीनियरिंग के सभी क्षेत्रों में तो आवश्यक है निकाला जा सकता है के रूप में।

अर्थ और आवेदन प्रक्रिया

इलेक्ट्रोलीज़ - एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया। इसके आधार पर आधारित हैं जैसे आवश्यक तकनीकी संचालन, कर रहे हैं:

1. धातु शोधन।
2. Electroextraction।
3. विद्युत।
4. Electrosynthesis।
5. विरोधी जंग कोटिंग्स और अन्य लोगों के आवेदन।