Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплавэлектролита.
Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный[1]. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательныеионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.
Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из промышленного получения алюминия, водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений[источник не указан 1700 дней], диоксида марганца[2],пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с электролиза (электроэкстракция,электрорафинирование). Также, электролиз является основным процессом, благодаря которому функционирует химический источник тока.
Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации). Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении металлических покрытий (гальваностегия), воспроизведении формы предметов (гальванопластика).
Первый закон Фарадея
Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, в кулонах.
В 1832 году Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду через электролит: если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I. Коэффициент эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.
Вывод закона Фарадея
(1)
(2)
(3)
(4)
, где z — валентность атома (иона) вещества, e — заряд электрона (5)
Подставляя (2)-(5) в (1), получим
где —постоянная Фарадея.
Второй закон Фарадея
Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.
Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты.
Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент
где —постоянная Фарадея.
Второй закон Фарадея записывается в следующем виде:
где —молярная масса данного вещества, образовавшегося (однако не обязательно выделившегося — оно могло и вступить в какую-либо реакцию сразу после образования) в результате электролиза, г/моль; —сила тока, пропущенного через вещество или смесь веществ (раствор, расплав), А; — время, в течение которого проводился электролиз,с; —постоянная Фарадея,Кл·моль−1; — число участвующих в процессе электронов, которое при достаточно больших значениях силы тока равно абсолютной величине заряда иона (и его противоиона), принявшего непосредственное участие в электролизе (окисленного или восстановленного). Однако это не всегда так; например, при электролизе раствора соли меди(II) может образовываться не только свободная медь, но и ионы меди(I) (при небольшой силе тока).
физическими
величинами, которые
применяются в
• • • • • • • • (динамике)
. Это, например, мера гравитационных и
инертных свойств тела –
• • • • • (масса)
, мера действия одного тела на другое
в отношении возникновения ускорения –
• • • •(сила)
, мера действия одного
тела на другое в отношении совершаемого перемещения –
• • • • • • (?)
.
Динамика – это
• • • • • •(раздел)
физики, изучающий причины движения тел,
ставящий целью предсказать
• • • • • • • •(характер)
движения, если известны
действующие на тело силы и его начальные
• • • • • • •(значения)
: координаты
и
• • • • • •(величину ?)
скорости. Поскольку движение тел выглядит по-разному
с точек зрения различных
• • • • • • • • • • • • (систем отсчета)
, необходимо выбрать
такую
• • • • • • •(систему)
отсчёта, в которой законы динамики будут верны.
Развитие физики показало, что
• • • • • • • • • •(существуют)
так называемые
• • • • • • • • • • • •(инерциональные)
системы отсчёта, в которых любое тело, на которое
не действуют другие тела, будет вечно
• • • • • • • • •(сохранять)
свою скорость.
Это утверждение называется
• • • • • •(первым)
законом Ньютона и означает,
что при
• • • • • • • • • • (уравновешивании, компесации)
сил движение тела будет зависеть только
от его начальных условий – координат и вектора
• • • • • • • •(скорости)
.
Инерциальные системы отсчёта лишь
• • • • • • • •(справедливы )
при рассмотрении
свободных тел, а далее
• • • • • • • • • • • (?)
для любых тел. Именно в
инерциальных СО будут справедливы основные
• • • • • •(законы)
динамики.