1.Zjawisko dysocjacji elektrolitycznej.
Atomy niektórych pierwiastków mają takie właściwości, że przy zbliżaniu się do atomów innego pierwiastka mogą mu oddać jeden lub kilka elektronów. Wskutek tego z obojętnych elektrycznie atomów powstają jony, przy czym jedne z nich, a mianowicie te, które oddały elektron lub elektrony i pozostały z nadmiarem ładunku dodatniego są naładowane elektrycznie dodatnio, a te które je przejęły, są naładowane ujemnie. Równocześnie między jonami wystąpi przyciąganie elektryczne, wiążące je w cząsteczkę związku. Przykładem takiego związku jonowego jest chlorek sodu NaCl, którego cząstki złożone są z dodatnich jonów sodu Na+ i ujemnych jonów chloru Cl-. Jeśli związek jonowy ulegnie rozpuszczeniu w wodzie, której cząsteczki mają budowę rozciągniętych dipoli, to w wyniku oddziaływania elektrycznego na spolaryzowane cząsteczki związku jonowego nastąpi rozpad tych ostatnich na oddzielne jony. Zjawisko to nosi nazwę dysocjacji elektrolitycznej, natomiast roztwór zwiazku ulegającego rozpadowi na jony nazywa się elektrolitem.
W roztworach wodnych dysocjacji elektrolitycznej ulegają: kwasy, zasady i sole, przy czym tworzące się jony wodoru i metali są dodatnie (kationy), jony zaś grupy wodorotlenowej OH- lub reszty kwasowej -ujemne (aniony). W zależności od tego, czy tworzące się jony maja jeden lub większą liczbę nieskompensowanych ładunków elementarnych, są one odpowiednio jedno-lub wielowartościowe. Jony w elektrolicie znajdując się w stanie bezładnego ruchu cieplnego zderzają się wzajemnie oraz z cząsteczkami wody.
Stopień dysocjacji-stosunek liczby cząstek ulegających dysocjacji, do całkowitej liczby cząsteczek zawartych w roztworze. Wartość jego wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i maleje ze wzrostem stężenia roztworu.
2. Prawa elektrolizy.
Elektroliza-proces zachodzący wskutek przepływu prądu stałego z zewnętrznego źródła prądu przez roztwór elektrolitu. Na anodzie zachodzi reakcja utleniania, a na katodzie reakcja redukcji jonów elektrolitu, związków chemicznych rozpuszczonych w roztworze.
Np.
Po wprowadzeniu do elektrolitu płyt metalowych (elektrod) i połączeniu ich ze źródłem napięcia rozpoczyna się, pod wpływem wytworzonego pola elektrycznego, uporządkowany ruch jonów .Jony ujemne (SO ) porusaja się z niewielką prędkością w kierunku dodatnio naładowanej elektrody, zwanej anodą A, dodatnie zaś (Cu) w kierunku ujemnie naładowanej elektrody, zwanej katodą K. Ponieważ jony są nośnikami ładunków elementarnych, zatem ich uporządkowany ruch jest równoznaczny z przepływem prądu elektrycznego.
Ujemne jony (aniony) po zetknięciu się z anodą oddają jej nadmiar elektronów, stając się cząsteczkami obojętnymi, dodatnio zaś naładowane kationy zobojętniają się na katodzie tworząc również cząsteczki odpowiednich związków. Reakcje zachodzące na elektrodach noszą nazwę pierwotnych, gdyż w rzeczywistości zobojętnione jony reagują dodatkowo z materiałem elektrody lub z wodą w elektrolicie, tak że w wyniku tych reakcji wtórnych substancje otrzymane na elektrodach różnią się od bezpośrednich produktów rozkładu.
Prawa elektrolizy Faradaya.
-masa substancji wydzielonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do wielkości ładunku elektrycznego, który przepłynął przez elektrolit
-masy różnych substancji wydzielonych na elektrodach przez taki sam ładunek elektryczny są proporcjonalne do równoważników chemicznych tych substancji.
3. Równoważnik elektrochemiczny substancji.
Równoważnik elektrochemiczny -masa substancji wydzielonej na elektrodzie (lub przeprowadzonej do roztworu) w procesie elektrolizy podczas przepływu ładunku elektrycznego równego 1C (jednego kulomba).
4.Zastosowanie elektrolizy.
Elektroliza znalazła liczne zastosowania w technice. Jednym z nich jest proces galwanostegii, polegający na pokrywaniu metali warstwą srebra, chromu, niklu, miedzi lub cynku zabezpieczająca je przed korozją lub nadająca specjalne właściwości. Przedmiot przeznaczony do pokrycia, po uprzednim oczyszczeniu i odtłuszczeniu, umieszcza się jako katodę w wannie galwanicznej z roztworem soli tego metalu, którym ma być pokryty (np. niklu). Rolę anody spełnia płyta czystego metalu (niklu). Podczas elektrolizy kationy metalu, po zobojętnieniu, osadzają się na powierzchni przedmiotu, a aniony zobojętniają się reagując z materiałem anody i tworzą znów sól metalu, który rozpuszcza się utrzymując stałe stężenie elektrolitu.
Odmiana procesu galwanostegii zwana galwanoplastyką jest stosowana do otrzymywania kopii przedmiotów kształtowych, np. matryc drukarskich, rzeźb itp. W tym celu wklęsłą odbitkę odwzorowywanej powierzchni, wykonaną z wosku lub gipsu pokrywa się przewodzącą warstewką grafitu, a następnie osadza się na niej elektrolitycznie warstwę metalu.
Bardzo ważnym zastosowaniem elektrolizy jest otrzymywanie czystych metali, zwłaszcza glinu z rud kopalnianych. Boksyt (rudę aluminium) rozpuszcza się w roztopionym kryolicie (związek glinu) i wlewa do stalowej skrzyni wyłożonej węglem, która stanowi katodę, po czym w roztworze umieszcza się pręty grafitowe spełniające rolę anody. Elektroliza odbywa się w temperaturze bliskiej 1000 stopni celsjusza, przy czym wydzielające się aluminium spływa na dno skrzyni, a tlen łączy się z materiałem anody.
Elektroliza służy również do wytwarzania gazów technicznych np. tlenu, chloru, oraz niektórych pierwiastków i związków chemicznych np. magnezu, sodu itp.