§ 45.1. Атрыманне металаў электролізам водных раствораў солей

Працэсы на анодзе

На анодзе працякаюць працэсы акіслення кампанентаў электраліту. У працэсе акіслення можа ўдзельнічаць і матэрыял самага анода. Адрозніваюць працэсы электролізу ў растворах з актыўным і інертным анодамі.

Інертныя аноды не акісляюцца пад дзеяннем электрычнага току і не рэагуюць з рэчывамі раствору. Пры электролізе яны служаць толькі перадатчыкамі электронаў. Інертнымі з’яўляюцца электроды з графіту, плаціны, плацінаванага тытану.

Да актыўных адносяцца аноды, вырабленыя з Сu, Ag, Fe, Ni, Sn, Zn. Метал актыўных анодаў у працэсе электролізу разбураецца і пераходзіць у раствор у выглядзе іонаў. Актыўныя аноды звычайна ўжываюць у прамысловасці пры атрыманні пакрыццяў шляхам электрахімічнага аднаўлення металаў з раствораў, паколькі растварэнне металічнага анода ў працэсе электролізу папаўняе страту іонаў металу, які аднаўляецца, з электраліту. Пры гэтым яны забяспечваюць пастаянства саставу раствору, хуткасці працэсу электролізу, саставу і ўласцівасцей атрыманых металічных пакрыццяў.

Разгледзім падрабязней працэсы, якія працякаюць пры электролізе раствораў на інертных анодах. Можна вылучыць наступныя заканамернасці (табл. 31.1):

• у растворах бескіслародных кіслот і іх солей (акрамя HF і фтарыдаў) на анодзе акісляюцца аніёны, напрыклад:

2Cl– – 2e– = Cl2↑;

• у растворах кіслародзмяшчальных кіслот і іх солей у выпадку максімальнай ступені акіслення атамаў неметалу ў аніёне (SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript, NO subscript 3 superscript minus) акісляюцца атамы кіслароду ў малекулах вады з вылучэннем газападобнага кіслароду:

2Н2О – 4е– = О2↑ + 4Н+;

• у растворах кіслародзмяшчальных кіслот і іх солей, у аніёнах якіх утрымліваюцца атамы неметалу ў прамежкавай ступені акіслення (SO subscript 3 superscript 2 minus end superscript, NO subscript 2 superscript minus), акісляюцца менавіта гэтыя атамы ў саставе аніёнаў, напрыклад:

SO subscript 3 superscript 2 minus end superscript – 2e– + 2OH– = SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript + H2O.

Табліца 31.1. Здольнасць да акіслення на анодзе аніёнаў пры электролізе воднага раствору солей

Аніёны кіслародзмяшчальных кіслот і фтарыд-іон Аніёны бескіслародных кіслот
PO subscript 4 superscript 3 minus end superscript, CO subscript 3 superscript 2 minus end superscript, SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript, NO subscript 3 superscript minus, ClO subscript 4 superscript minus, F− Cl−, Br−, I−, S2−

У водным растворы не акісляюцца; акісленню падвяргаюцца малекулы вады з вылучэннем кіслароду:

2Н2О – 4е– = О2↑+ 4Н+

У водным растворы лёгка акісляюцца, напрыклад:

2Cl– – 2e– = Cl2↑
img

У спецыяльна створаных умовах у водных растворах можа ісці працэс акіслення і кіслародзмяшчальных аніёнаў з максімальнай ступенню акіслення неметалу. Напрыклад, электролізам канцэнтраванага раствору гідрасульфату калію атрымліваюць моцны акісляльнік — пероксадысульфат калію:

2KHSO4 not stretchy rightwards arrow with электроліз on top K2S2O8 + H2↑.