ما هو التحليل الكهربائي؟ القطب الموجب والسالب. عملية الفيزيائية والكيميائية

لفترة طويلة الناس لم يتمكن من الحصول على الكثير من المواد النقية في شكل حر. مثل على سبيل المثال:

• المعادن.
• القلويات.
• كلورو.
• الهيدروجين.
• بيروكسيد الهيدروجين.
• الكلور العضوي وغيرها.

تلقوا إما على نسبة عالية من الشوائب، والتي كان من المستحيل للتخلص من، أو لا توليفها على الإطلاق. لكن الاتصال مهم جدا للاستخدام في الصناعة والحياة اليومية. ولكن مع اكتشاف عملية مثل التحليل الكهربائي، تم حل مهمة ذات أبعاد هائلة. اليوم يتم استخدامه ليس فقط لتخليق، ولكن أيضا للعديد من العمليات الأخرى.

ما هو التحليل الكهربائي؟ كما يحدث، مكدسة بعض المراحل حتى، ما هي الميزة الرئيسية لهذه الطريقة، في محاولة لفهم سياق هذه المادة.

ما هو التحليل الكهربائي؟

للإجابة على هذا السؤال، يجب علينا أن نسعى أولا لفهم المصطلحات وبعض المفاهيم الفيزيائية والكيميائية الأساسية.

1. DC - تيار توجه الإلكترونات القادمة من أي مصدر للكهرباء.
2. بالكهرباء - مادة، حل وهو قادر على إجراء التيار الكهربائي.
3. أقطاب - لوحة من مواد معينة، المترابطة، التي تمر الكهرباء من خلال أنفسهم (الأنود والكاثود).
4. رد فعل الأكسدة - وهي العملية التي يكون هناك تغيير في درجة أكسدة المشاركين. وهذا هو، وبعض الأيونات أكسدة وزيادة قيمة درجة الأكسدة، بينما يتم تخفيض الآخرين، خفضه.

وبعد أن أوضح كل من هذه الشروط، يمكنك الإجابة على السؤال ما هو التحليل الكهربائي. هذه العملية الأكسدة، التي تضم تمرير تيار المباشر من خلال حل بالكهرباء ويتم إنهاء من قبل الافراج عن المنتجات المختلفة في الأقطاب.

سهلة التركيب، والتي يمكن أن يطلق عليه كهربي، ويشمل فقط عدد قليل من العناصر:

• كأسين مع بالكهرباء.
• مصدر الحالي.
• قطبين مترابطة.

يستخدم في صناعة تصميم آلية أكثر تعقيدا من ذلك بكثير، مما يتيح الحصول على عدد كبير من المنتجات - حمامات الكهربائي.

عملية التحليل الكهربائي معقدة إلى حد ما، تخضع لعدة قوانين والعائدات النظرية وفقا للترتيب والقواعد. التنبؤ بنتيجة بشكل صحيح، جميع القوانين واحتمال مرور الذي يمكن تعلمه جيدا.

الأسس النظرية للعملية

شرائع أهم الأساسية التي يرتكز التحليل الكهربائي - قوانين مايكل فاراداي - عالم الفيزياء الشهير، والمعروف عن عمله في مجال التيار الكهربائي وجميع العمليات المصاحبة لها.

كل هذه القواعد اثنين، كل منها يصف جوهر العمليات في التحليل الكهربائي.

القانون الأول

أول قانون فاراداي، الصيغة التي كما هو مكتوب م = كي * Δt، هي على النحو التالي.

مادة الشامل تفريغها في القطب يتناسب طرديا مع الكهرباء، التي مرت من خلال بالكهرباء.

تظهر صيغة م - هو كتلة المادة، I - شدة التيار، Δt - الوقت خلالها يتم تمرير ذلك. كما شملت هو قيمة ك، وهو ما يسمى ما يعادل الكهروكيميائية للمجمع. تعتمد هذه القيمة على طبيعة المجمع نفسه. K تساوي عدديا الكتلة من المادة التي يتم تحريرها في القطب من خلال بالكهرباء عند تمرير وحدة واحدة من شحنة كهربائية.

القاعدة الثانية من التحليل الكهربائي

القانون الثاني للفاراداي، الصيغة التي - م = M * I * Δt / ن * F، هي على النحو التالي. أي ما يعادل الكهروكيميائية للمجمع (ك) يتناسب طرديا مع كتلته المولية، ويتناسب عكسيا مع التكافؤ هذه المادة.

الصيغة أعلاه هو نتيجة لانسحاب جميع المتحدة. انه يجسد جوهر القانون الثاني من التحليل الكهربائي. M - المولي المركبات الشامل، I - شدة التيار مرت على العملية برمتها، Δt - مجموع الوقت الكهربائي، F - فاراداي المستمرة، ن - الإلكترونات التي تشارك في هذه العملية. عددهم يساوي المسؤول عن أيون، وشارك في هذه العملية.

قوانين فاراداي للمساعدة في فهم ما هو التحليل الكهربائي، وحساب العائد المحتمل من وزنها، والنتيجة المرجوة هي التنبؤ بها والتأثير على سير العملية. وهي تشكل الأساس النظري من التحولات.

مفهوم الأنود وأنواعه

مهم جدا هي في الأقطاب الكهربائي. العملية برمتها تعتمد على المواد التي كانت مصنوعة وطبيعة وخصائص الخاصة. ولذلك، فإننا نعتبر بمزيد من التفصيل لكل واحد منهم.

الأنود - زائد أو القطب الموجب. وهذا هو، واحد هو أن تعلق على القطب "+" من مصدر الطاقة. وفقا لذلك، لأنه من الحل بالكهرباء سوف تتحرك الأيونات السالبة أو الأنيونات. وسوف أكسدة هنا، والحصول على درجة أعلى من الأكسدة.

لذلك، يمكننا استخلاص القليل من الرسم التي من شأنها أن تساعدك في تذكر عمليات انوديك: أنود "زائد" - الأنيونات - الأكسدة. وبالتالي هناك نوعان أساسيان من القطب، اعتمادا على والتي سوف تتحول لمنتج معين.

1. الأنود غير قابلة للذوبان أو خامل. ويشمل هذا النوع من القطب الذي لا يؤدي إلا إلى نقل الالكترونات وعمليات الأكسدة، إلا أنه لا يستهلك وليس حله. يتم إجراء هذه الأنودات من الجرافيت، الايريديوم والبلاتين والكربون وهلم جرا. باستخدام هذه الأقطاب، والمعادن يمكن أن تنتج غازات نقية (الأكسجين والهيدروجين والكلور وهلم جرا).
2. الأنود القابلة للذوبان. عندما عمليات الأكسدة هو حل وتؤثر على نتائج التحليل الكهربائي. المواد الأساسية للبناء لهذا النوع من القطب: النيكل والنحاس والكادميوم والرصاص والقصدير والزنك وغيرها. باستخدام هذه الأنودات تحتاج لelectrorefining عمليات المعادن، والطلاء بالكهرباء، والطلاء الواقي ضد التآكل، وهلم جرا.

يتم تقليل جوهر العمليات التي تحدث في القطب الموجب للأداء أيونات الأكثر كهربية إمكانات مجدية. Ivot لماذا الأنيونات الأحماض الهيدروجين وهيدروكسيد أيون، ثم الماء، وإذا كان هو الحل. الأوكسجين التي تحتوي على الأنيونات في محلول مائي المنحل بالكهرباء، عموما عند المصعد لا تبرأ، لأن الماء يجعله أسرع، والإفراج عن الأوكسجين.

الكاثود وخصائصه

الكاثود - هو القطب سالبة الشحنة (بسبب تراكم الإلكترونات على أنه عندما تيار كهربائي). هذا هو السبب في أن له تتحرك أيونات موجبة الشحنة - الكاتيونات التي تشهد إعادة التأهيل، وهذا هو، والحد من درجة الأكسدة.

وهناك أيضا وثيقة الصلة أن نتذكر مخطط الكاثود "ناقص" - الموجبة - الانتعاش. مثل المادة لأجل الكاثود ما يلي:

• الفولاذ المقاوم للصدأ.
• النحاس.
• الكربون؛
• نحاس.
• الحديد،
• الألومنيوم وغيرها.

وعلى هذا القطب يأتي لاستعادة المعادن من المواد النقية، التي تعد واحدة من الطرق الرئيسية لإنتاج لهم صناعيا. ومن الممكن أيضا نقل الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب، وإذا كان الأول - قابل للذوبان، وخفض الأيونات على القطب السالب. هنا ثمة استعادة الكاتيونات إلى غاز الهيدروجين H _2. ولذلك، فإن القطب السالب - هي واحدة من أهم أجزاء في الخطة الشاملة للالتحليل الكهربائي للمواد.

التحليل الكهربائي للذوبان

من وجهة نظر عملية كيميائية قيد النظر لدى المعادلة لها. مع من الممكن لتمثيل الدائرة كلها على الورق والتنبؤ بالنتائج. أهم شيء يجب عليك أن تولي اهتماما ل- وجود أو عدم وجود البيئة المائية ونوع من القطب الموجب (للذوبان أو لا).

إذا لزم الأمر للحصول على المنتجات التالية: الفلزات القلوية والقلوية الأرض والقلويات والألومنيوم والبريليوم والأنيونات من الغازات المحتوية على الأوكسجين لا يمكن بعد ذلك أن يكون على سؤال حول التحليل الكهربائي من حل بالكهرباء. تذوب فقط، لأن التوصيلات اللازمة وإلا لن تنجح. هذا هو السبب في صناعة كثير من الأحيان تجميع هذه المواد، واستخدامها أملاح وهيدروكسيدات اللامائية الجافة.

بشكل عام، تذوب الكهربائي المعادلة بسيطة جدا وقياسية. على سبيل المثال، إذا أخذنا في الاعتبار وسجل ل يوديد البوتاسيوم، فإن الرأي تكون على النحو التالي:

KI = K ^{+ +} I ^-

الكاثود (K) "-" K ⁺ K + 1 ه = ⁰

الأنود ^{(A) "+": 2I - -} 2E = I ₂ ⁰

نتائج العملية: KI = K + I _2.

وبالمثل، فإن التحليل الكهربائي يسجل أي معدن بغض النظر عن إمكانات الكهربائي لها.

التحليل الكهربائي للمحلول مائي

عندما يتعلق الأمر المنحل بالكهرباء الحلول، فإن النتيجة العملية أن تكون مختلفة تماما. بعد كل شيء، والماء أصبح مشاركا نشطا. بل هو أيضا قادرة على النأي إلى أيونات وتفريغها من الأقطاب الكهربائية. لذلك، في مثل هذه الحالات مهم القطب المحتملة الأيونات. من قيمة سلبية أقل، كلما زاد احتمال أكسدة أكثر سرعة أو الحد منها.

التحليل الكهربائي للمحلول مائي يخضع لعدة قواعد التي يجب حفظها.

1. العمليات انوديك: تفريغها فقط الأنيونات من الأحماض الهيدروجين (باستثناء فلوريد الهيدروجين). إذا كان أيون الأكسجين أو أيون الفلوريد، ثم المياه سيتم المؤكسد للافراج عن الأوكسجين.
2. العمليات الكاثودية: بالكهرباء المعادن في سلسلة الكهروكيميائية (إلى وشاملة من الألومنيوم) على الكاثود لا يمكن استعادة بسبب النشاط الكيميائي عالية. وهذا يجعل من المياه للافراج عن الهيدروجين. المعادن من الألمنيوم لاستعادة الهيدروجين في وقت واحد مع الماء إلى مواد بسيطة. تلك التي هي بعد الهيدروجين في سلسلة الكهروكيميائية (انخفاض النشاط)، والخضوع بسهولة خفض للمواد بسيطة.

إذا كنت تتبع هذه القواعد، يمكننا تصور أي الكهربائي وحساب العائد. في حالة وجود دائرة القطب الموجب للذوبان يختلف ويصبح أكثر تعقيدا من ذلك بكثير.

أملاح الكهربائي

وتستخدم هذه العمليات من أجل الحصول على معادن نقية والغازات، لأنها بسيطة من الناحية التكنولوجية ومفيد اقتصاديا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن المنتجات التي تأتي مع وجود درجة عالية من النقاء، وهو أمر مهم.

على سبيل المثال، يمكن أن بالكهرباء من النحاس الحصول عليه بسرعة في شكل نقي من حل من أي ملح. الأكثر استخداما كبريتات النحاس أو كبريتات النحاس (II) - كبريتات النحاس _(4).

ونتيجة لذوبان أو حل الملح يمكن استخراج المعدن النقي، وهو أمر ضروري جدا في كل القطاعات تقريبا الكهربائية وهندسة المعادن.

معنى وتطبيق عملية

التحليل الكهربائي - وهي عملية مهمة جدا. تستند في قاعدتها هي العمليات الفنية اللازمة، مثل:

1. تكرير المعادن.
2. Electroextraction.
3. بالكهرباء.
4. تخليق كهربي.
5. التكسية المضادة للتآكل وغيرها.