Elektrolizė

Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta išnašų į šaltinius. Jūs galite padėti Vikipedijai pridėdami tinkamas išnašas su šaltiniais.

Elektrolizės schema.

Elektrolizė – chemijoje ir pramoninėje gamyboje vadinamas metodas, kuriuo atskiriami susijungę cheminiai elementai bei junginiai, per juos leidžiant elektros srovę.

Veikimo principas

Kad vyktų elektrolizė, elektrodai įmerkiami į elektrolito tirpalą arba išlydytą elektrolitą ir prijungiami prie nuolatinės elektros srovės šaltinio polių. Jos metu teigiami jonai – katijonai slenka link neigiamo elektrodo katodo ir prie jo prisijungia elektronus redukuojasi. Neigiami jonai anijonai slenka teigiamo elektrodo anodo link ir jam atiduodami elektronus oksiduojasi. Elektrodus padengia elektrolizės produktai. Susidariusio galvaninio elemento gaminama elektros srovė vadinama – poliarizacijos srove. Kad vyktų elektrolizė išorinė elektros srovė turi būti didesnė už poliarizacijos srovės įtampą ji vadinama – skilimo įtampa.

Katodo paviršiuje visada vyksta katijonų redukcija. Kuo aktyvesnis metalas, tuo jo jonai sunkiau prisijungia elektronus. Jei metalo standartinis potencialas teigiamas – didesnis už 0 V ant katodo iš vandenilio druskų tirpalų skiriasi be vandenilio, kurių potencialas nuo 0 iki -1,2 V ant katodo skiriasi su vandeniliu neigiamesnis už -1,2 visai nesiskiria.

Elektrolizėje gali būti vartojami tirpieji arba netirpieji anodai. Elektrolizės metu anodo metalas tirpsta, oksiduojasi ir į tirpalą pereina jonai.

Elektrolizės teoriją 1806 metais paskelbė Teodoras Grotusas (Theodor von Grotthuss) (de Grotthuss, C.J.T. (1806). "Sur la décomposition de l'eau et des corps qu'elle tient en dissolution à l'aide de l'électricité galvanique". Ann.Chim. (Paris) 58: 54–73). 1817 metais T. Grotusas suformulavo pirmąjį fotochemijos dėsnį.

Elektrolizės dėsnis

Maiklas Faradėjus 1832 metais, vykdydamas elektrolizės eksperimentus su valgomąja druska, t. y. natrio chloridu, atrado pirmąjį elektrolizės dėsnį. Po jo sekė dar vienas. Štai pagrindiniai du dėsniai:

• 1-asis: elektrolizės metu ant elektrodų išsiskyrusių medžiagų masės tiesiogiai proporcingos nutekėjusiam per elektrolitą srovės kiekiui $m=k\cdot Q$; čia $m$ – išsiskyrusios medžiagos masė, $k$ – elektrocheminis ekvivalentas, $Q$ – elektros kiekis kulonais arba ampersekundėmis.
• 2-asis: lygūs elektros srovės kiekiai iš įvairių elektrolitų išskiria cheminiams ekvivalentams proporcingus medžiagų kiekius: $m={\frac {M}{z}}\cdot {\frac {It}{F}}$; čia $M$ – molekulinė masė (g mol-1), $z$ – jonų valentingumas, $F$ = 96,485 °C mol-1 (žr. Faradėjaus skaičius), $I$ – srovės stiprumas, A, $t$ – laikas. Kita šio dėsnio išraiška : $n={\frac {1}{z}}\cdot {\frac {It}{F}}$. Čia $n$ – molių skaičius ($n={\frac {m}{M}}$).

Kolometrinės technikos

Kolometrinės technikos yra technikos, naudojamos nustatyti atskirtų elementų skaičių, matuojant elektrolizei įvykdyti reikalingos elektros srovės kiekį.