Էլեկտրոլիզ

thumb|250px|right|Էլեկտրոլիզարարի գծապատկերը
**Էլեկտրոլիզ**, ֆիզիկաքիմիական գործընթաց և էլեկտրական հոսանքով նյութի քայքայում։ Իոնները ստանում են ուղղորդված շարժում, երբ էլեկտրոլիտի լուծույթը կամ հալույթը տեղավորում են էլեկտրական դաշտում։ Դրական լիցքավորված իոնները՝ կատիոնները, շարժվում են դեպի բացասական էլեկտրոդը՝ **[[կատոդ]]ը**, իսկ անիոնները՝ դեպի դրական լիցք կրող էլեկտրոդը՝ **[[անոդ]]ը**։

Որպես իներտ **[[էլեկտրոդներ]]**, սովորաբար օգտագործվում են գրաֆիտից, պլատինից և չժանգոտվող պողպատից պատրաստված թիթեղներ։ Կաթոդն ունի ավելցուկային էլեկտրոդներ, որոնք շարունակ մատակարարվում են հաստատուն հոսանքի աղբյուրից, իսկ անոդը, ընդհակառակը, ունի էլեկտրոնային մեծ պակասորդ (*դեֆիցիտ*)։

Էլեկտրոլիզն իրականացնում են էլեկտրոլիզարար կոչվող տաշտակում, որը պարունակում է էլեկտրոլիտի լուծույթ կամ հալույթ, և որի մեջ տեղադրվում են հաստատուն հոսանքի աղբյուրին միացված էլեկտրոդներ։

Էլեկտրոլիզի համար չի պահանջվում հոսանքի մեծ լարում, բավարար է միայն մի քանի վոլտը, սակայն անհրաժեշտ է հոսանքի մեծ ուժ (ամպեր), քանի որ էլեկտրոլիզին մասնակցում են վիթխարի թվով էլեկտրոններ։ Էլեկտրոլիզն ունի մեծ կիրառություն մետաղարտադրությունում և քիմիական արդյունաբերության զանազան ճյուղերում։

## Ֆարադեյի առաջին օրենք
Ֆարադեյի I օրենքը հետևյալն է, անջատված նյութերի m զանգվածները համեմատական են էլեկտրոլիտով անցած q էլեկտրականության քանակին, 
: m=k\cdot q=k\cdot I\cdot t

որտեղ k-ն տվյալ նյութի էլեկտրաքիմիական համարժեքն է։

### Հետևություն Ֆարադեյի օրենքներից
: m = m_i N_i \, \! (1)
: 
: m_i = \frac{\mu}{N_A} (2)
: N_i = \frac{\Delta q}{q_i} (3)
: \Delta q = I \Delta t \, \! (4)
: q_i = e z \, \!, որտեղ *z* - նյութերի ատոմի (իոնի) վալենտականությունն է, *e* - լիցքավորված էլեկտրոնն է (5)
(2)-(5) բանաձևերը տեղադրելով (1) բանաձևի մեջ, կստացվի
: m = \frac{\mu}{z e N_A} I \Delta t
: m=\frac{\mu}{z F} I \Delta t
որտեղ ~F=e N_A - Ֆարադեյի հաստատուն է։
: k = \frac{\mu}{F z}
: m = kI \Delta t \, \!

## Օրինակներ
մինի|էլեկտրոլիզի ապարատի, որն օգտագործվում է դպրոցական լաբորատորիաներում
### NaCl-ի հալույթի էլեկտրոլիզ
Հալույթում աղը լրիվ տրոհվում, դիսոցվում է իոնների, այս անգամ՝ արդեն առանց ջրի մոլեկուլների մասնակցության։

Կերակրի աղը իոնական միացություն է, հալույթում ևս դիսոցված է իոնների։ Էլեկտրոլիզի ջերմաստիճանը մոտ 800&nbsp;°C է. 
: ~\mathrm{ 2Nacl\xrightarrow{electroliz^\circ }\ Na^+ + Cl^-}

Նատրիումի կատիոնը, որ զրկված է էլեկտրոնից, մոտենալով կաթոդին, վերցնում է այնտեղից էլեկտրոն և վերածվում ատոմային նատրիումի։
Նատրիումի կատիոնը վերականգնվում է՝ օքսիդացման աստիճանն փոքրանում է, և կաթոդի մոտ կուտակվում է մետաղական նատրիում

::**K"Կաթոդ"(-)** : ~\mathrm{ Na^+ 1e = Na^0}

Կաթոդի վրա միշտ կատարվում է վերականգնման գործընթաց։ Քլորիդ իոնը, ընդհակառակը, ունի էլեկտրոնի ավելցուկ, և անոդին մոտենալիս վերջինս խլում է այդ էլեկտրոնն, ու տեղի է ունենում քլորիդ իոնի օքսիդացում։ Երկու ատոմ, միանալով իրար, առաջացնում են քլորի մոլեկուլ։ Անոդի մոտ անջատվում է քլոր գազը։

::**A"Անոդ"(+)** :~\mathrm{ Cl^- 1e = Cl^0 }, ~\mathrm{ Cl^0 + Cl^0 = Cl_2}

Անոդի վրա միշտ կատարվում է օքսիդացման գործընթաց։

Կերակրի աղի հալույթի էլեկտրոլիզի ընդհանուր հավասարումն ունի այսպիսի տեսք.

: ~\mathrm{ 2Nacl\xrightarrow{electroliz^\circ }\ 2Na + Cl_2}

Էլեկտրոլիտների, մասնավորապես աղերի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզը մի փոքր ավելի բարդ է, քանի որ էլեկտրոդային գործընթացներին կարող են մասնակից դառնալ ջրից գոյացած H+ և OH– իոնները կամ հենց ջրի մոլեկուլները։ Այս դեպքերում անհրաժեշտ է հաշվի առնել կաթոդային և անոդային գործընթացների օրինաչափությունները, որոնք կախված են լուծույթում առկա կատիոնների և անիոնների բնույթից։

### Կատոդային օրինաչափություններ
* Եթե աղի մետաղի տեղը էլեկտրաքիմիական շարքում գտնվում է լիթիումից մինչև ալյումինը (ներառյալ), օրինակ՝ K, Na, Ca, ապա կաթոդի մոտ վերականգնվում է ոչ թե մետաղի կատիոնը, այլ ջուրը։
* Եթե աղի մետաղը ալյումինից հետո է՝ մինչև ջրածինը, օրինակ՝ Zn, Ni, Fe, ապա կաթոդի մոտ վերականգնվում է և՛ ջուրը, և՛ մետաղի կատիոնը։
* Եթե աղի մետաղը ջրածնից հետո է, օրինակ՝ Cu, Ag, ապա վերականգնվում է միայն մետաղը, իսկ ջրի հետ փոփոխություն տեղի չի ունենում։

### Անոդային գործընթացներ
* Եթե աղի անիոնը անթթվածին թթվից է, օրինակ՝ Cl–, Br–, Ι–, S2–, ապա անոդի մոտ օքսիդանում է անիոնը, իսկ ջուրը մնում է անփոփոխ։
* Եթե անիոնը թթվածնավոր թթվից է, օրինակ՝ SO4−2, NO−3, CO2−3, PO3−4, 
ապա օքսիդանում է միայն ջուրը, իսկ անիոնը մնում է անփոփոխ։

## NaCl–ի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզ
Ջրային լուծույթում, նատրիումի և քլորի իոններից բացի, կան նաև ջրի մոլեկուլներ.

: ~\mathrm{ Nacl\xrightarrow{electroliz^\circ }\ Na^+ + Cl^-}
Չնայած նատրիումի իոնները ձգվում և հավաքվում են կաթոդի մոտ, սակայն կաթոդից էլեկտրոն վերցնում են միայն ջրի մոլեկուլները։ Այսինքն՝ վերականգնվում է ջուրը՝ H2O։ Նկատի ունենալով ջրի մեջ ջրածնի (+1) և թթվածնի (–2) օքսիդացման աստիճանները՝ կարելի է եզրակացնել, որ վերականգնվելու հնարավորություն ունի միայն ջրածինը։ Օքսիդացման աստիճանը կարող է նվազել մինչև զրո (0)։ Ընդ որում՝ փոփոխությունը կատարվում է ջրածնի միայն մեկ ատոմի հետ (HOH), իսկ լուծույթում աստիճանաբար ավելանում են հիդրօքսիդ՝ OH–, իոնները.

::**K"Կաթոդ"(-)** : ~\mathrm{ 2H^+ + 2e \longrightarrow H_2 }

Այս գործընթացը անվանում են «ջրի կաթոդային վերականգնում».
: ~\mathrm{2H_2O + 2e =H_2 + 2OH^-}

Անոդի վրա օքսիդանում են քլորիդ իոնները, իսկ ջրի մոլեկուլների հետ փոփոխություն տեղի չի ունենում։

:**A"Անոդ"(+)** ::~\mathrm{ 2Cl^- - 2e = Cl^0_2 }

Կերակրի աղի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզի դեպքում ծախսվում է և՛ աղը, և՛ ջուրը։ Անջատվում են ջրածին և քլոր գազերը, իսկ լուծույթը հարստանում է Na+ և OH– իոններով, այսինքն՝ նատրիումի հիդրօքսիդով։ Գումարային հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը.

: ~\mathrm{ 2Nacl + 2H_2O\xrightarrow{electroliz^\circ }\mathbb{H}_2 + Cl_2 + 2NaOH }

Այս ճանապարհով արդյունաբերության մեջ ստանում են ալկալիներ՝ NaOH, KOH և Cl<sub>2</sub>։

## Նշանակություն
Հայաստանում գոյություն ունի պղնձի արտադրություն, որում օգտագործվում են հրամետալուրգիան և էլեկտրոլիզը։

Աղերի հալույթների և ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզը լայնորեն օգտագործվում է ամենատարբեր նյութեր՝ մետաղներ, ալկալիներ, թթուներ, ջրածին, թթվածին, քլոր ստանալու, ինչպես նաև զանազան իրեր և առարկաներ պղնձապատելու, արծաթապատելու, ոսկեզօծելու համար։

Օրինակ՝ թեյնիկները, մարդատար ավտոմեքենաների որոշ մետաղյա մասերը նիկելապատելու համար դրանք մտցնում են նիկելի աղի լուծույթ պարունակող էլեկտրոլիզային տաշտակի մեջ, միացնում են կաթոդին և կատարում էլեկտրոլիզ։ Վերականգնվող մետաղական նիկելը բարակ շերտով նստում է որպես կաթոդ ծառայող այդ իրերի վրա։ Նիկելապատված մետաղյա իրերը ոչ միայն գեղեցիկ տեսք ունեն, այլև ավելի կայուն են զանազան ֆիզիկական և քիմիական ազդակների նկատմամբ։

## Ծանոթագրություններ

## Գրականություն
* Handbuch der experimentellen Chemie Sekundarbereich II, Band 6։ Elektrochemie, Aulis Verlag Deubner GmbH & Co. KG
* Ullmann Encyklopädie der technischen Chemie 3. Auflage, Band 6, S.&nbsp;253–304; 4. Auflage, Band 3, S.&nbsp;262–298, 5. Auflage, Band A9, S. 220 ff..
* Gerd Wedler, Lehrbuch der Physikalischen Chemie, Verlag Chemie 1982, ISBN 3-527-25880-9, S. 172–212, S.&nbsp;405–445, S.&nbsp;821–836
* Udo R. Kunze, Grundlagen der quantitativen Analyse, Georg Thieme Verlag, Oktober 1980, S.&nbsp;169–171.
* Carl H. Hamann, Wolf Vielstich։ *Elektrochemie*, 4. Auflage, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2005, ISBN 3-527-31068-1 .
* B. Speiser։ *Elektroanalytische Methoden I: Elektrodenreaktionen und Chronoamperometrie*, in։ *[[Chemie in unserer Zeit]]* **1981**, *15*, 21–26; .
* W.-D. Luz, E. Zirngiebel։ *Die Zukunft der Elektrochemie, Einige Betrachtungen aus der Sicht der Chemie*, in։ *Chemie in unserer Zeit*, **1989**, *23*, 151–160; .

## Արտաքին հղումներ
* Էլեկտրոլիզի ժամանակ առաջացող գործընթացներ
* «Էլեկտրոլիզ» Հոդված (Քիմիական հանրագիտարան)
* Էլեկտրոդիալիզ
* Էլեկտրոֆլոտացիա 

Կատեգորիա:Էլեկտրականություն
Կատեգորիա:Էլեկտրաքիմիա
Կատեգորիա:Օքսիդավերականգնման ռեակցիաներ