Электролитическая ячейка
Электролитическая ячейка — это система, в которой постоянный электрический ток вызывает химическую реакцию в электролите. Она состоит из источника тока, электролита и двух электродов — катода и анода.
Как устроена ячейка
Источник постоянного тока создаёт разность потенциалов между электродами. Электрод, соединённый с отрицательным полюсом источника, называют катодом; к нему движутся катионы и на нём происходит восстановление. Электрод, соединённый с положительным полюсом, называют анодом; к нему движутся анионы и на нём происходит окисление. Направление движения ионов описывает движение катионов и движение анионов.
Электролитом может быть раствор или расплав вещества, содержащего подвижные ионы. На электродах протекают отдельные электродные процессы, которые записывают в виде уравнений электродных процессов. Их возможность зависит, в частности, от электродных потенциалов.
Знак электродов и процессы
| Электрод | Соединение с источником | Процесс | К кому движутся частицы |
|---|---|---|---|
| Катод | Отрицательный полюс | Восстановление | Катионы |
| Анод | Положительный полюс | Окисление | Анионы |
Здесь \(Q\) — электрический заряд, прошедший через ячейку, \(I\) — сила тока, \(t\) — время электролиза. Количество вещества, выделившегося на электроде, связано с зарядом: чем больше ток и продолжительность процесса, тем больше продукта образуется.
В ячейке с раствором \(\mathrm{CuCl_2}\) к катоду движутся ионы \(\mathrm{Cu^{2+}}\) и восстанавливаются: \(\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- -> Cu}\). На аноде хлорид-ионы окисляются: \(\mathrm{2Cl^- -> Cl_2 + 2e^-}\). Поэтому на катоде выделяется медь, а на аноде — хлор.
В электролитической ячейке анод положителен, а катод отрицателен. Однако названия определяются не знаком, а процессом: на аноде всегда идёт окисление, на катоде — восстановление. В гальваническом элементе знаки электродов другие.
Какой процесс происходит на катоде электролитической ячейки?
Главное
- Электролитическая ячейка состоит из источника постоянного тока, электролита и двух электродов.
- На катоде происходит восстановление, а на аноде — окисление.
- В электролитической ячейке катод отрицателен, анод положителен; ионы движутся к электроду с противоположным зарядом.