Что такое электролиз? Чем отличается гальванический элемент от электролизера?

При прохождении электрического тока через металлы (проводники I рода) они остаются неизменными. При прохождении электрического тока через расплавы или растворы электролитов (проводники II рода) на электродах протекают процессы превращения одних веществ в другие.

При прохождении постоянного электрического тока через расплав электролита катионы перемещаются к отрицательному электроду (катоду) и разряжаются на электроде, анионы перемещаются к положительному электроду (аноду) и разряжаются на электроде

В результате электролит разлагается (возможно разрушение анода). Такой процесс называют Электролиз.

Электролиз – это разложение химического соединения под действием электрического тока, сопровождающееся разрядом ионов

При электролизе следует различать два параллельных полупроцесса:

1. На катоде ионы находящиеся в расплаве или в растворе получают электроны, т.е. происходит восстановление ионов;
2. На аноде ионы находящиеся в расплаве или в растворе отдают электроны, т.е. происходит окисление ионов.

Пример.

В расплаве хлорида натрия при прохождении через него постоянного электрического тока протекают следующие процессы. На катоде разряжаются (восстанавливаются) ионы Na⁺, а на аноде разряжаются (окисляются) Cl^–:

NaCl = Na⁺ + Cl^–

Катод: Na⁺ + e^– = Na⁰ (восстановление)

Анод: Cl^– – e^– = Cl⁰ (окисление)

2Cl⁰ = Cl₂ (образование молекул)

Общее уравнение процесса, протекающего в расплаве NaCl под действием электрического тока:

2NaCl → 2Na + Cl₂

Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, при котором полупроцессы окисления и восстановления отделены друг от друга в пространстве

Полупроцессы, которые происходят при электролизе, называются: анодное окисление и катодное восстановление.

Принципиальное различие в действии гальванического элемента и электролизера заключается в том, что процессы, протекающие в них, имеют противоположные направления.

Гальванический элемент – источник электрического тока;

Электролизер – потребитель электрического тока.

В гальваническом элементе химическая энергия превращается в электрическую; образующиеся вещества менее энергоемки, чем исходные.

В электролизере, наоборот, электрическая энергия превращается в химическую; образующиеся вещества более энергоемки, чем исходные.

В замкнутой гальванической цепи электрохимические процессы окисления и восстановления протекают самопроизвольно.

В электролизере электрохимические процессы окисления и восстановления идут только под внешним воздействием электрического тока, т.е. самопроизвольно эти процессы не протекают.

В гальваническом элементе отрицательный электрод – анод, а положительный электрод – катод

В электролизере отрицательный электрод – катод, а положительный электрод – анод

В общем случае название электрода определяется названием частицы. Если электрод отдает (гальванический элемент) или притягивает (электролизер) положительно заряженные частицы катионы, то такой электрод называют Катод. Если электрод отдает (гальванический элемент) или притягивает (электролизер) отрицательно заряженные частицы анионы, то такой электрод называют Анод.

Обозначения “отрицательный” и “положительный” всегда относятся к полюсам источника электрического тока: применительно к электролизеру под положительным и отрицательным электродами подразумеваются соответствующие полюса источника электрического тока, к которым подключены электроды электролизера.

Как гальваническом элементе, так и в электролизере на отрицательном электроде создается избыток электронов, на положительном электроде создается недостаток электронов.

Термины “катод” и “анод” связаны только с направлением потока электронов через электроды, которые представляют собой материалы с электронной проводимостью и на поверхности которых происходит переход электрического тока от проводника I рода (металла) к проводнику II рода (электролита).

Катод – это электрод, через который поток электронов входит в гальванический элемент или электролизер и на котором реагирующие частицы восстанавливаются из-за наличия избытка электронов.

Анод – это электрод, через который поток электронов выходит из гальванического элемента или электролизера и на котором реагирующие частицы окисляются вследствие недостатка электронов.

В электронной ячейке на отрицательном электроде – катоде протекает восстановление, а на положительном электроде – аноде – окисление:

Катод: Na⁺ + e^– = Na⁰

Анод: 2Cl^– – 2e^– = Cl⁰₂

В гальваническом элементе на положительном электроде – катоде протекает восстановление, а на отрицательном электроде – аноде – окисление:

Катод: Cu²⁺ + 2e^– = Cu⁰

Анод: Zn⁰ – 2e^– = Zn²⁺

---