ЕЛЕКТРОЛІЗ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ

Крім катіонів і аніонів, на які дисоціює електроліт, у розчині, на відміну від розплаву, є ще молекули , які можуть відновлюватись на катоді і окиснюватись на аноді.

Катодні процеси (процеси відновлення): на катоді першою відновлюється та електрохімічна система, потенціал якої більший .

У нейтральному середовищі потенціал відновлення  становить – 0,41 В (рН = 7).

1) При електролізі водних розчинів солей металів, стандартний потенціал яких значно менший, ніж – 0,41 В, на катоді відновлюються молекули  і виділяється водень, а іони металу не відновлюються:

K:   ,

До таких металі належать метали від початку ряду напруг приблизно до Титану.

2) при електролізі водних розчинів солей металів, потенціал яких значно більший – 0,41 В, на катоді відновлюються іони металу:

K:   ,

Такі метали у електрохімічному ряду знаходяться після Стануму.

3) при електролізі водних розчинів солей металів, потенціал яких близький до – 0,41 В, (від  до ) на катоді може відновлюватись і  і :

K:   ;

                 .

Потенціал відновлення води залежить від рН і температури, тому змінюючи умови (концентрацію електроліту, температуру, густину струму, рН розчину) процес можна вести з переважаючим відновленням або молекул , або іонів металу.

Анодні процеси (процеси окиснення): на аноді першою окиснюється та електрохімічна система, потенціал якої менший.

Потрібно врахувати, що матеріал анода також може брати участь у процесі окислення, якщо він виготовлений з достатньо активного металу: з міді, алюмінію, нікелю, цинку, срібла і ін. Такий анод називається активним (розчинним).  Неактивний (нерозчинний, інертний) анод – платиновий, вугільний, графітовий не окислюється.

1) При електролізі нейтральних розчинів оксигеновмісних кислот та їх солей, а також фторидів на інертному аноді окиснюється вода (φ =1,23 В), бо потенціал окиснення оксигеновмісних аніонів і фторидів високий (більший, ніж    +2,5 В):

А: . 

2) У розчині лугу:

А: ;  φ = 0,4–0,8 В при рН>7,

3) При електролізі розчинів солей без оксигенових кислот (крім фторидів), на інертному аноді відбувається окиснення аніона:

A:  ;

4)  Якщо анод активний, то можливі три процеси: окиснення , аніона та матеріалу анода. Потенціал окиснення аноду завжди менший від потенціалів окиснення  чи інших  аніонів, тому відбувається окиснення активного аноду:

A:  

Приклади       

1) Електроліз водного розчину нітрату калію з вугільними (інертними) електродами:

Дисоціація:      ; 

Процеси на електродах:

Сумарне іонне рівняння:

Молекулярне рівняння:

 

2) Електроліз розчину калій гідроксиду:

Дисоціація:   ;

Процеси на електродах:

Сумарне рівняння:

 

3) Електроліз водного розчину сульфату нікелю з активним нікелевим анодом:

Дисоціація:

; ;  Aнод –

Процеси на електродах:

        

.