Практическое применение электролиза

Электрохимические процессы широко применяются в различных областях современной техники и технологии. С использованием электролиза в промышленных масштабах получают хлор и фтор, щелочи, хлораты и перхлораты, химически чистые водород и кислород и т.д.

В цветной металлургии электролиз используется для получения металлов из руд. Электролизом расплавленных сред получают алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий и другие металлы. Для очистки металлов используют электрохимическое рафинирование. Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. При пропускании тока металл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т.е. переходит в раствор в виде катионов. Затем эти катионы металла разряжаются на катоде, благодаря чему образуется осадок чистого металла. Примеси, находящиеся в аноде, либо остаются нерастворимыми (выпадают в виде анодного шлама), либо переходят в раствор электролита и удаляются.

Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Особо необходимо отметить значение гальванических покрытий в высоких технологиях (HiTec) таких, как микроструктурная техника, электроника и другие. Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия (от греч. покрывать) – это электроосаждение на поверхность металла другого металла, который прочно связывается с покрываемым металлом (или специально обработанным неметаллическим предметом), служащим катодом электролизера. Покрытие изделий цинком, кадмием, никелем, хромом, золотом и другими металлами придает изделиям не только красивый внешний вид, но и предохраняет металл от коррозионного разрушения.

Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий (матриц) с различных как неметаллических, так и металлических рельефных предметов. С помощью гальванопластики изготовляют бюсты, статуи и т. д.

Кроме того, с помощью электролиза:

· получают защитные и декоративные оксидные пленки на поверхности металлов (анодирование),

· осуществляют электрохимическую размерную обработку металла (электрохимическое фрезерование),

· проводят обработку поверхности металлического изделия (электрохимическое полирование),

· осуществляют электрохимическое окрашивание металлов, проводят электрохимическую заточку режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т. д.),

· наносят металлические покрытия на изношенные металлические покрытия для ремонтных целей,

· наносят эмалевые покрытия порошково-электростатическим методом.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое электролиз?

2. Какие процессы имеют место при электролизе?

3. Как устроен электролизер?

4. Какой заряд имеют при электролизе а) анод, б) катод?

5. К какому электроду движутся при электролизе катионы?

6. Как заряжен электрод, к которому движутся при электролизе анионы?

а) на аноде, б) на катоде?

8. Какие виды анодов используют при электролизе?

9. Какой процесс протекает при электролизе на растворимом аноде?

10. Из каких материалов изготавливают инертные (нерастворимые) аноды?

11. Какова последовательность разряда ионов при электролизе на аноде?

12. Какова очередность восстановления катионов при электролизе на катоде?

13. На основании какого закона устанавливается зависимость массы вещества, образовавшегося при электролизе, от времени, силы тока и природы электролита?

14. Приведите формулировку I закона Фарадея.

15. Приведите формулировку II закона Фарадея.

16. Какое значение имеет постоянная Фарадея?

17. Что такое электрохимический эквивалент? Какую размерность он имеет?

18. Как рассчитывается электрохимический эквивалент для металлов?

19. Как можно рассчитать значение молярной массы эквивалента металла?

20. Что такое выход по току?

21. Назовите области применения электролиза.