Электролизом называют процесс, характеризующийся окислительно-восстановительными свойствами в отношении составляющих элементов солей и других соединений, находящихся в расплавах или растворах, при прохождении через них электрического тока.
По средствам электролиза можно получать металлы и неметаллы, отличающиеся высокой степенью их химической чистоты. Эта реакция отличается простотой и доступностью, её даже можно смоделировать в домашних условиях. Для этого потребуется некий источник постоянного электрического тока, пара электродов и заранее приготовленный электролит. Самым основным свойством электролитов является их способность проводить электрический ток.
Различают электролиз растворов и расплавов солей, при общем сходстве они имеют ряд существенных отличий. Осуществляя электролиз растворов, следует учитывать участие в процессе и ионов растворителя. Электролиз расплавов характеризуется наличием только ионов самого вещества.
Для получения нужного продукта (будь-то металл, газ или какой-нибудь неметалл) следует побеспокоиться о подборе подходящего электрода и о приготовлении соответственного электролита.
Материалом для электродов может послужить любой проводник электрического тока. В большинстве случаев используют металлы и сплавы, среди неметаллов неплохие показатели в качестве электрода могут показать графитовые стержни (углерод). Очень редко, но известны технологические решения, в которых для электродов материалом служат жидкости.
Всё готово, чтобы осуществить электролиз растворов солей. Положительный электрод получил название анод. Для отрицательного электрода принято обозначение - катод. Осуществляя электролиз растворов, анод окисляется (растворяется), а катод восстанавливается. Очень важно, чтобы «растворение» анода не оказало влияния на химический процесс, который протекает в растворе (расплаве). Иначе - основным условием для анода является его инертность. В идеале его можно изготовить из платины, но графитовые (углеродные) аноды тоже весьма эффективны.
Для катода подойдет практически любая металлическая пластина (растворяться она не будет). Медные, латунные, углеродные (графитные), цинковые, железные, алюминиевые катоды нашли широкое распространение в современной промышленности.
Осуществляя электролиз растворов в домашних условиях, практически из подручных материалов можно получить такие вещества, как кислород, хлор, водород, медь, слабую кислоту или щёлочь, серу. Не стоит злоупотреблять опытами с хлором - он ядовит!
Для получения кислорода и водорода необходимо подвергнуть электролизу раствор пищевой соды (альтернатива - кальцинированная сода). Возле электрода "+" (анод) выделится в виде пузырьков кислород, у катода ("-") - водород. На вопрос, почему произошло восстановление водорода, а не натрия, как можно было бы предположить, можно найти ответ: в ряду напряжений металлов Na находится левее H2, соответственно в соревновании двух катионов водород одержал победу над натрием. На примере этой реакции мы стали свидетелями того, как электролиз растворов, по сути, превратился в электролиз растворителя (воды).
Используя в качества электролита раствор медного купороса, мы получим на катоде тёмно-красный налёт, который является чистым металлом, восстановившейся медью.
По результатам проведения двух опытов по электролизу можно произвести некоторые обобщения. Положительный анод становится местом для восстановления анионов, в обоих выше рассмотренных случаях им оказался кислород. На катоде восстанавливаются катионы, в наших опытах ими оказались водород - в первом случае, медь - во втором. Как правило, катионами являются металлы или водород, но в ряде случаев ими могут оказаться и неметаллы, и газы. Степень окисления элемента играет важную роль в процессе восстановления.
