ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение металлов электролизом водных растворов и расплавов из "Руководство по неорганическому синтезу" Электролиз раствора или расплава часто является практически единственным методом получения некоторых металлов, например щелочных металлов, алюминия. Этот метод применяют для выделения в свободном состоянии и таких металлов, которые легко получаются другими способами, так как метод электролиза имеет ряд преимуществ. [c.54] Кроме того электролизом можно получать и сплавы металлов. Нужное течение процесса обеспечивается соблюдением определен ных условий опыта. [c.54] Для того чтобы шел электролиз, к зажимам электролизера необходимо приложить напряжение не меньше некоторой определенной величины, характерной для данных условий электролиза состава и концентрации электролита, плотности тока, температуры и материала электродов. Минимальное напряжение, необходимое для устойчивого течения электролиза, называется напряжением разложения. [c.54] Величину напряжения разложения можно подсчитать как разность скачков потенциала на электродах. К полученной величине разности следует прибавить еще величину омического Падения напряжения в электролите Комич. [c.54] Величина / зависит от концентрации и природы электролита, а также от его температуры и может быть найдена или непосредственным измерением, или по соответствующим таблицам. [c.54] Р—число Фарадея, равное 96 490 кулонам с—концентрация раствора, моль л. [c.55] В случае, когда концентрация с= 1, потенциал электрода е равен нормальному потенциалу ец. [c.55] Следует, однако, иметь в виду, что величина скачка потенциала, вычисленная по уравнению (2), относится к неработающему электроду, т. е. к такому случаю, когда электрод погружен в электролит, но цепь не замкнута и ток не идет. [c.55] Потенциал работающего электрода, т. е. электрода, на котором выделяется металл или идет какой-либо другой электродный процесс, всегдабольще равновесного потенциала электрода вследствие наличия так называемой поляризации. [c.55] Поляризацией называется отклонение потенциала электрода или электродвижущей силы элемента от равновесного значения (часто поляризацией называют также и величину этого отклонения). [c.55] Чем круче вверх поднимается поляризационная кривая, тем, очевидно, меньше величина поляризации (кривая для вещества А). Если же поляризационная кривая идет более полого (кривая для вещества Б), то это указывает на значительную поляризацию. Ход поляризационных кривых устанавливается опытным путем и зависит от состава электролита, материала электродов, природы электродного процесса, а также от внешних условий (температуры, плотности тока, наличия или отсутствия перемешивания и т. д.). [c.56] Для практических целей большое значение имеет раздельное выделение металлов, одновременно находящихся в растворе, подвергающемся электролизу. Если нормальные потенциалы таких металлов сильно отличаются друг от друга, то обычно легко сперва выделить более электроположительный металл, для чего требуется меньшее напряжение, а затем, при повышенном напряжении, выделяют более электроотрицательный металл. Следует, однако, иметь в виду, что, в соответствии с уравнением (2), равновесный потенциал металла в процессе электролиза и по мере обеднения раствора ионами становится более отрицательным. [c.57] Поэтому потенциалы выделения двух различных металлов могут сближаться в ходе электролиза. [c.57] Значительное влияние на величину потенциала выделения имеет присутствие в электролите веществ, обладающих способностью к комплексообразованию. Образуя комплексы с ионами выделяющегося металла, такие вещества снижают эффективную концентрацию этих ионов и делают потенциал выделения металла более отрицательным. Наконец, большое значение для раздельного выделения металлов имеет и величина перенапряжения водорода. Действительно, в некоторых случаях на катодах из материалов с низким перенапряжением водорода в основном выделяется водород, а разряда ионов металла практически не происходит. [c.57] Поэтому, подбирая надлежащим образом концентрации ионов металлов, вводя различные комплексообразователи и используя катоды из различных металлов, можно создать условия, благоприятствующие предпочтительному разряду одних ионов. Этими же приемами пользуются и при решении обратной задачи—совместного выделения сплавов разных металлов. Однако в последнем случае стремятся сблизить потенциалы выделения, а не сделать нх сильно различающимися. [c.57] Некоторые металлы ие удается выделить электрил зом из водных растворов. В первую очередь следует указать на металлы, обладающие большим отрицательным Потенциалом (литий, натрий, калий, кальций, барий). При электролизе водных растворов их солей на катоде происходит только разряд ионов водорода, хотя концентрация последних в нейтральных растворах очень мала (Ы0 г-ион1л). Такие металлы, как, например, ванадий, тантал, ниобий, хотя и выделяются на катоде в виде тончайших слоев, однако получение их электролизом пока не увенчалось успехом, так как уже на тончайшем слое этих металлов практически идет лишь разряд ионов водорода, обусловленный малой величиной перенапряжения. [c.57] Вернуться к основной статье