Електролиза

Во електрохемијата, електролиза е хемиска реакција во која под дејство на еднонасочна струја од надворешен извор, во електролитот (раствор или растоп) настанува оксидационо - редукциона реакција. При електролизата, на електродите се издвојуваат растворените супстанци на електролитот (примарни производи) или производите што се резултат на секундарни реакции. Во лабораториски услови, електролизата најчесто се изведува преку апаратура каква што е онаа на сликата десно.
1 Опис
Кога низ раствор на некоја сол, база или киселина се пропушти еднонасочна струја, јоните што се присутни во растворот ќе започнат насочено да се движат кон спротивно наелектризираната електрода: катјоните кон негативната електрода (катода), а анјоните кон позитивно наелектризираната електрода (анода). Кога катјоните ќе дојдат во непосредна близина на катодата, тие од неа можат да примат електрони со што ќе се редуцираат. Кој од присутните катјони ќе ги прими електроните на катодата ќе зависи од најразлични фактори, но примарно од тоа колку лесно даден катјон прима електрони. Од друга страна, кога анјоните во достатна мерка ќе се приближат до анодата, тие на оваа електрода може да и предаваат електрони и да се оксидираат или дури да се разелектризираат (односно да го изгубат својот полнеж). Кога анодата е направена од метал, наместо врз неа да се издвојуваат продукти на електролизата, таа може самата да се растворува, оддавајќи катјони во растворот. Понекогаш, продуктите што се издвојуваат на електродите може да стапуваат во дополнителни хемиски реакции, а можни се и други компликации.
2 Примарни и секундарни производи
Пример за ваков процес е електролизата на CuCl<sub>2</sub>.
При растворањето на бакар хлоридот во вода (кој претставува сол) се добива електролит. Притоа, CuCl<sub>2</sub> дисоцира на јони:
:::<math>\mbox{CuCl}_2 \to \mbox{Cu}^{2+}+\mbox{2Cl}^-</math>
При воведување еднонасочна струја во електролитот на CuCl<sub>2</sub>, на електродите се одвиваат примарните реакции, и тоа:
* На катодата: <math>\mbox{Cu}^{2+}+\mbox{2e}^- \to \mbox{Cu}</math>* На анодата: <math>\mbox{Cl}^--\mbox{1e}^- \to \mbox{Cl}</math> и реакцијата <math>\mbox{Cl}+\mbox{Cl} \to \mbox{Cl}_2</math>
Како резултат на тоа, бакарот се издвојува во вид на талог на катодата, а хлорот во гасовита состојба на анодата. Производите кои се добиваат при примарните реакции се примарни производи.
Меѓутоа, често, примарните производи на електролизата стапуваат во хемиска реакција со електролитот и на електродите се издвојуваат производи од овие т.н. секундарни електролитички реакции - секундарни производи. Ваков е случајот со електролизата на NaCl. При неговата електролиза, на катодата се издвојува водород како секундарен производ, бидејќи атомите на натриумот добиени со неутрализација на јоните на натриум, на катодата, стапуваат во реакција со водата:
:::<math>\mbox{2Na}+\mbox{2H}_2\mbox{O} \to \mbox{2NaOH}+\mbox{H}_2</math>
Примарните производи на електролизата можат да стапат и во реакција со материјалот на електродите. Често тоа е непосакувано. Во таков случај, електродите се прават од инертни и нерастворливи супстанци како, на пример, платина или графит.
3 Закони за електролиза
Насоченото движење на полнежите (јоните) во електролитите, за разлика од металите, е поврзано со пренос на масата на составните делови на електролитот и со издвојување на маса на електродите. Издвоената маса на некоја електрода се определува според првиот Фарадеев закон: Масата ''m'' на издвоената супстанца на електродата е пропорционална со електричниот полнеж ''q'' што поминува низ електролитот:
:::<math>m=kq</math>
Вториот Фарадеев закон гласи: електрохемиските еквиваленти ''k'' на различни супстанци се однесуваат како што се однесуваат и нивните хемиски еквиваленти ''k<sub>x</sub>'':
:::<math>k_{1} : k_{2} = k_{1x} : k_{2x}</math>
Хемискиот еквивалент на даден јон е определен со односот на моларната маса на јонот А и неговата валентност <math>z:k=A/z</math>.
4 Примена на електролизата
Електролизата наоѓа голема примена во техниката и индустријата. Со помош на електролизата се добиваат чисти супстанци: железо, манган, бакар, цинк, водород, хлор, флуор итн. И некои други постапки, како што се хромирањето, пониклувањето, поцинкувањето итн., во кои еден метал се обложува со тенок слој од друг метал, се засновани врз процесите на електролиза. Исто така, електролизата има значајна примена при процесите на галваностегија и галванопластика.
Покривањето на металните предмети со тенок слој од друг метал со помош на електролизата е галваностегија. На ваков начин се врши поникелување, позлатување, посребрување (на пример, на прибор за јадење), хромирање итн. Со помош на електролиза може и да бојадисуваат металните предмети.
Галванопластика е постапка на електролитно добивање на предмети со дебел слој. На ваков начин се добиваат копии од монети и медали, пластични маси, гуми, метали итн.