ЭЛЕКТРОЛИЗ

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^- + 2Н+ C- = 2е^- + Сlобразование хромата (Сг³⁺ + ЗОН^- + Н= CrO2-
+ 5Н⁺ + Зе^-),
растворение
меди (Си = Си²⁺ + 2е^-), оксидирование алюминия (2А1
+ ЗН+ + 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.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я