Электролиз - это окислительно-восстановительный процесс, который протекает на электродах при прохождении постоянного электрического тока через растворы или расплавы электролитов.
На отрицательно заряженном электроде - катоде происходит электрохимическое восстановление частиц (атомов, молекул, катионов), а на положительно заряженном электроде - аноде идет электрохимическое окисление частиц (атомов, молекул, анионов). Ниже приведены классические формулы электролизов
1.Соль активного металла и кислородсодержащей кислоты
Na2SO4↔2Na++SO42−
K(-): 2H2O + 2e = H2 + 2OH−
A(+): 2H2O — 4e = O2 + 4H+
Вывод: 2H2O (электролиз) → H2 + O2
2. Гидроксид: активный металл и гидроксид-ион
NaOH ↔ Na+ + OH−
K(-): 2H2O + 2e = H2 + 2OH−
A(+): 2H2O — 4e = O2 + 4Н+
Вывод: 2H2O (электролиз) → 2H2 + O2
******************
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]5. Напряжение разложения электролита.
При наложении на электроды внешнего тока равновесие электродных реакций [Ох]+nе < > [Red] нарушается. На электроде, присоединенном к отрицательному полюсу источника тока, оно сместится вправо, а потенциал — до значения, при котором скорость реакции восстановления окислителя будет превосходить скорость обратной реакции на величину внешнего тока. На электроде, присоединенном к положительному полюсу источника тока, будут происходить аналогичные электродные процессы, но противоположно направленные. В результате смещения потенциалов в электролизере возникает э. д. с, равная напряжению, приложенному извне, и противоположная по направлению. Однако, как показывает опыт, ток заметной величины начинает проходить через электролитическую ячейку лишь при достижении напряжения на электролизере до определенной величины. Зависимость силы тока от приложенного напряжения при электролизе показана на графике (рис. 2). На кривой виден излом. Продолжение прямого участка кривой до пересечения с ось абсцисс отсекает на ней отрезок, равный минимальному напряжению, необходимому для разложения электролита инертных электродах, при котором происходит электролиз с заметной скоростью. Это минимальное напряжение называют напряжением (э.д.с.) разложения электролита.
Равновесные потенциалы электродных реакций, протекающих при электролизе, рассчитывают по формуле Нернста. Для этого в таблице стандартных электродных потенциалов находят значения потенциалов реакций, подставляют в формулу концентрации веществ, участвующих в электродных реакциях и решают уравнение с одним неизвестным. Разность найденных по формуле Нернста равновесных потенциалов катода и анода равна э. д. с, при которой скорости прямых и обратных реакций на электродах равны. Следовательно, при найденном значении э. д. с. ток в цепи равен нулю. Электролиз будет протекать лишь при напряжении, превосходящем разность равновесных потенциалов электродных реакций. Только при таком условии возможно прохождение тока. Например, при электролизе воды катод можно рассматривать как водородный, а анод как кислородный электроды. Э. д. с. такой пары электродов при отсутствии тока в цепи и рН—7 равна 1,23 в.
....
7. Падение напряжения на электролите.
Переносчиком электричества в растворе являются ионы. При проведении электролиза приходится учитывать сопротивление раствора, так как на нем падает часть напряжения, и расход энергии возрастает.
I = V/r
а для электролитов
I = V- Ер /r
где I — сила тока;
V — напряжение;
r - сопротивление;
Ер — напряжение разложения.
Из закона Ома следует, что при постоянной силе тока требуется тем большее напряжение, чем выше напряжений разложения раствора. Сопротивление раствора при увеличении концентрации электролита снижается до минимальной величины, а при больших концентрациях снова возрастает. Оно связано с подвижностью ионов в растворе. Подвижность ионов зависит от их радиуса, заряда и вязкости среды
В таблице 4 приведены значения удельного сопротивления (q) для некоторых растворов.
Удельное сопротивление электролита легко снизить, если повышать концентрацию раствора. [b]Часто для повышения электропроводности в раствор вводят вещество, хорошо диссоциировонное на ионы, но не способное восстанавливаться и окисляться из водных растворов[/b], например, сернокислый натрий.
При длительном электролизе в определенных условиях может наблюдаться эффект разделения зарядов.
Если через загущенный агар-агаром раствор хлорной меди пропускать длительное время постоянный ток, то катодное пространство объединится анионами, а анодное – катионами. В результате катодное пространство зарядится положительно, а анодное – отрицательно. Возникает э.д.с. противоположно направленная напряжению, приложенному к ванне. Далее может наступить момент полного разделения зарядов в растворе, а между анионами и катионами возникает “запорный слой” из чистой воды с большим сопротивлением. Электролиз при этом прекратится, а электролизер уподобится конденсатору. Движение ионов можно видеть только, когда катионы и анионы окрашены. ....
*************
Первый опыт проведём с целью получения водорода и кислорода.
Сделайте электролит из раствора пищевой соды (можно взять кальцинированную соду), опустите туда электроды и включите источник питания. Как только ток пойдёт через раствор, сразу станут заметны пузырьки газа, которые образуются у электродов: у "+" будет выделяться кислород, у "-" водород. Именно такое распределение газов происходит из-за того, что возле анода "+" происходит скопление отрицательных ионов OH-, и восстановление кислородда, а возле катода "-" скапливаются ионы щелочного металла, которые содержатся в кальцинированной соде (Na2CO3), имеющие положительный заряд (Na+) и одновременно происходит восстановление водорода. Восстановлении ионов натрия до чистого металла Na не происходит, так как металл натрий стоит в ряду напряжений металлов левее водорода
Li < [b][color:a049=#cc3333]K[/color] [/b]< Rb < Cs < Ba < Ca < [b][color:a049=#cc3333]Na[/color][/b] < Mg < Al < Mn < Cr < Zn < Fe < Cd < Co < Ni < Sn < Pb < [size=16][b][color:a049=#0000ff]H2[/color][/b] [/size]< Cu < Ag < Hg < Pt < Au
*****************
Например состав электролита для экспериментов:
Раствор содержит:
[list=1]
[*]*Дистиллированная вода /Н2О/ - 1 л,
*КАЛИЯ ГИДРАТ ОКИСИ /КОН/ - 50-100 г/л,
*Уксусная кислота /CH3COOH/ - 30 г/л [i](у пендосов это вещество называют белый уксус)[/i]
*Сахар /C12H22O11/ - 30-40 г/л
[/list]
дозировки могут быть и Ваши, точку начала дано. Только совет не проводите эксы на биполярах 12-24В там такие потери и температуры от потерь что заявить в последствии что фейк на раз. Электролиз это монополяр до 3В и биполяр от 55В
[color:a049=#0000cc][b]Таким образом, при оптимальном подборе компонентов электролита которые ионизируют электролит, можно в разы повысить эффективность электролиза и снизить энергозатраты.
так же ионизация раствора возможна при обработке магнитным или электромагнитным полем, на пути следования электролита, из емкости-сепаратора в ячейку. Это так подсказка для желающих экспериментировать.[/b][/color]
Форум 
Портал 
Последние изображения 
Регистрация 
Вход 
Ср 23 Июл 2014 - 9:57
