電気分解とは何ですか？ 陽極と陰極。 物理化学的プロセス

長い間、人々は自由な形で純粋な物質の多くを得るために管理していませんでした。 例えばこのような：

• 金属;
• アルカリ;
• クロロ。
• 水素;
• 過酸化水素;
• 有機塩素など。

彼らは取り除くことは不可能だったから、不純物の含有量が高いのいずれかを受けた、またはすべてで合成されません。 しかし、接続は、業界や日常生活での使用のために非常に重要です。 しかし、このような電気分解などのプロセスの発見で、巨大なプロポーションのタスクが解決されました。 今日では、合成のために、だけでなく、他の多くのプロセスのためだけでなく、使用されています。

電気分解とは何ですか？ 偶然にも、積み上げ段階のいくつかは、この方法の主な利点は何か、記事のコースを理解しよう。

電気分解とは何ですか？

この質問に答えるために、我々は最初の用語といくつかの基本的な物理的および化学的概念を理解しようとしなければなりません。

1. DC - 電気の任意の供給源由来の電子の指向ストリーム。
2. 電解質 - 物質、電流を伝導することが可能な溶液れました。
3. 電極-自体を通して電気を通過する特定の材料のプレート、相互接続された、 （陽極及び陰極）。
4. 酸化還元反応 - 参加者の酸化の程度に変化がある、プロセス。 つまり、一部のイオンが酸化等を低減しながら、それを下げ、酸化度の値を増加させます。

これらの用語のすべてを明らかにした、あなたは電気分解であるかの質問に答えることができます。 この酸化還元プロセス、電解液を介して直接電流を流す含む電極で異なる製品の放出によって終了されます。

電解槽と呼ばれることができる簡単なインストールでは、唯一のいくつかのコンポーネントが含まれます。

• 電解液との2杯。
• 電流源と、
• 2つの電極が相互接続されています。

電解槽 - 工業製品を大量に入手することができ、はるかに複雑な自動化されたデザインを使用しています。

電気分解プロセスはかなり複雑であり、順序ルールに従って、いくつかの理論的な法律および移行の対象です。 正確な結果を予測するために、すべての法律および可能な通路が十分に学習します。

プロセスの理論的基礎

電気分解を載っている最も重要な基本的な規範 - マイケル・ファラデーの法則 - 有名な物理学者、電流および付随するすべてのプロセスの分野での彼の仕事のために知られています。

電解におけるプロセスの本質を説明し、それぞれがすべてのこのようなルール2、。

第一法則

第一 のファラデーの法則 次のようにM = KI *Δtだけ、のように記述された式です。

電極で放電質量物質が電解質を通過した電気に直接比例します。

式Mがことを示している - 材料の質量であり、I - 電流強度、Δtを - それが通過している時間。 また、化合物の電気化学当量と呼ばれ、kの値が含まれます。 この値は、化合物自体の性質に依存します。 Kは、電荷の一の単位を通過する際に電解質を通って電極で放出される物質の質量に数値的に等しいです。

電気分解の二番目のルール

ファラデーの式の第二法則は、 - 以下のようにM = M * Iは、Δtだけを* / N * Fです。 化合物（K）の電気化学当量は、そのモル質量に直接比例し、物質の原子価に反比例します。

上記の式は、すべての米国の撤退の結果です。 これは、電気分解の第二法則の本質をキャプチャします。 M - モル質量化合物、I - プロセス全体のために渡される電流強度、Δtの - 総電解時間、F - ファラデー定数、N - プロセスに関与している電子。 その数は、イオンの電荷に等しい、プロセスに参加しました。

ファラデーの法則は、電気分解が何であるかを理解するために、重量潜在的な利回りを計算し、所望の結果が予測とプロセスの過程に影響を与えることです。 彼らは、変換の理論的基礎を構成します。

陽極の概念とその種類

非常に重要な電解電極です。 全体のプロセスは、それらが作られる材料、その特定の性質及び特性に依存しています。 したがって、我々はより詳細にそれらのそれぞれを検討します。

アノード - プラスまたは正極。 すなわち、電源の「+」極に取り付けられているものです。 従って、それまでの 電解液 の負イオンまたは陰イオンを移動します。 彼らは、酸化度の高い得て、ここに酸化します。

- アニオン - 酸化アノード「プラス」：そのため、我々は、陽極プロセスを思い出すのに役立つだろう少し図を描くことができます。 従って、特定の製品を有効になるに応じて、電極の2つの基本タイプがあります。

1. 不溶性または不活性アノード。 そのようなタイプは、しかし、それは消費されないと溶解していない、電子と酸化プロセスを転送するためにのみ機能する電極を含みます。 このようなアノードは、グラファイト、イリジウム、白金、炭素などから作られています。 これらの電極を用いて、金属は、純粋なガス（酸素、水素、塩素など）で製造することができます。
2. 可溶性陽極。 酸化プロセスは、彼が溶解し、電気分解の結果に影響を与えるとき。 電極のこのタイプの構成の基本的な材料：ニッケル、銅、カドミウム、鉛、錫、亜鉛などが挙げられます。 これらのアノードを使用すると、その上の金属のプロセス、電気めっき、腐食に対する保護コーティングなどを電気精錬のために必要。

正極で起こるプロセスの本質は有意義電位最も電気イオンを排出するために低減されます。 それが解決策である場合Ivotはなぜ、水素酸と水酸化物イオン、その後、水を陰でください。 電解質水溶液中の酸素含有アニオン、水は酸素を放出し、それが速くなるため、一般的にアノードにおいて、放電されません。

陰極とその特性

カソードは、 - （これはその上に電子が蓄積するとき電流に）負に帯電した電極です。 つまり、酸化の程度を軽減、リハビリを受けている陽イオン - だからこそ、彼には、正に帯電したイオンの移動です。

カチオン - - 回復スキーム陰極「マイナス」を覚えておくことも関連があります。 陰極の材料としては、次のとおりです。

• ステンレス鋼;
• 銅;
• 炭素;
• 真鍮;
• 鉄;
• アルミニウムと他の人。

これは、この電極上にある工業的にそれらを製造するための主な方法の一つである純物質の金属回収に来ます。 また、アノードからカソードへの電子の移動が可能であり、第1の場合 - 可溶性、そのイオンが負極で還元されます。 ここで、水素ガスH ₂のカチオンの回復があります_。 したがって、カソードは - 物質の電気分解の全体的なスキームの中で最も重要な部分の1つです。

溶融物の電気分解

検討中の化学プロセスの観点から、その方程式を持っています。 その可能性紙の上に回路全体を代表して、結果を予測するためにと。 存在または水生環境の不在と陽極の種類（可溶性か） - あなたに注意を払う必要があります最も重要なこと。

次の製品得るために必要ならば：アルカリおよびアルカリ土類金属、アルカリ、アルミニウム、ベリリウム、酸素含有ガスの陰イオンは、その後、電解液の電気分解について質問することができません。 それ以外の場合は必要な接続は動作しませんので、ちょうど、溶融。 業界では、多くの場合、それらを乾燥し、無水塩および水酸化物を使用して、これらの物質を合成する理由です。

一般的には、電気分解式は非常にシンプルかつ標準である溶融。 我々が検討し、それを記録している場合たとえば、 ヨウ化カリウム、 ビューには、次のようになります。

KI = K ^{+ +} I ^-

陰極（K） " - " K ⁺ K + 1、E = ⁰

アノード^{（A） "+"：2I - -} 2E = I ₂ ⁰

プロセスの結果：KI = K + I _2。

同様に、電気分解に関係なく、その電極電位の任意の金属を記録します。

水溶液の電気分解

それは解決策を電解質になると、プロセスの結果はかなり異なるものになります。 結局のところ、水が積極的に参加となってきています。 それはまた、イオンに解離し、電極から排出することが可能です。 したがって、このような場合に重要な 電極電位 のイオン。 その負の値が低い場合よりも、より急速な酸化または還元の可能性も大きいです。

水溶液の電気分解を記憶しなければならないいくつかのルールに従います。

1. 陽極プロセス：（フッ化水素を除く）水素酸のアニオンのみ排出されます。 酸素イオンやフッ化物イオン場合、水が酸素を放出するために酸化されます。
2. カソードプロセス：陰極で電気化学シリーズ（最大及びアルミニウムを含む）における電解金属は、高い化学的活性に戻すことができません。 これは、水が水素を放出することができます。 アルミニウムからの水素の金属は単体に水で同時に回復します。 電気化学シリーズ（低活性）における水素の後にあるものは、容易に、単純な物質への還元を受けます。

あなたはこれらのルールに従うならば、我々はすべての電気分解を描く、歩留まりを計算することができます。 可溶性陽極回路の場合で変化し、はるかに複雑になります。

電解塩

それは技術的に簡単かつ経済的に有利であるので、これらのプロセスは、純金属およびガスを得るために使用されます。 また、製品が重要である高純度、付属しています。

例えば、銅の電解採取を迅速に任意の塩の溶液から純粋な形でそれを得ることができます。 最も一般的に使用される 硫酸銅 又は 硫酸銅 （II） -のCuSO _4。

溶融物またはその塩の溶液は、電気および金属工学の実質的にすべての分野でとても必要である純粋な金属を抽出することができるように。

意味とアプリケーションプロセス

電気分解 - 非常に重要なプロセス。 そのベースに基づいているなどの必要な技術的操作です。

1. 金属精錬。
2. 電気抽出。
3. 電気めっき。
4. 電気合成。
5. 腐食防止コーティングおよび他のアプリケーション。