Катодные процессы в расплавах
Катодные процессы в расплавах — это восстановление катионов металлов, движущихся к отрицательному электроду, с образованием атомов металла. Такой процесс происходит при электролизе расплавов солей, когда в расплаве нет воды.
Катод является отрицательным электродом электролитической ячейки. Поэтому положительно заряженные ионы — катионы — перемещаются к нему. На катоде всегда идёт восстановление, то есть присоединение электронов. Число принятых электронов равно заряду катиона.
Здесь \(\mathrm{M}^{n+}\) — катион металла, \(n\) — его заряд, а \(\mathrm{M}\) — образовавшийся металл. Для катиона натрия уравнение имеет вид \(\mathrm{Na^+}+e^-\rightarrow\mathrm{Na}\), а для катиона кальция — \(\mathrm{Ca^{2+}}+2e^-\rightarrow\mathrm{Ca}\).
В расплаве \(\mathrm{NaCl}\) находятся ионы \(\mathrm{Na^+}\) и \(\mathrm{Cl^-}\). На катоде восстанавливаются катионы натрия: \(\mathrm{Na^+}+e^-\rightarrow\mathrm{Na}\). Поэтому на катоде выделяется металлический натрий. Одновременно на аноде окисляются хлорид-ионы.
При составлении уравнения процесса сначала определяют заряд катиона, затем записывают необходимое число электронов слева. Для многозарядного иона важно не потерять коэффициент: восстановление \(\mathrm{Al^{3+}}\) записывают как \(\mathrm{Al^{3+}}+3e^-\rightarrow\mathrm{Al}\).
В расплаве воды нет, поэтому на катоде восстанавливается катион металла. В водном растворе активных металлов вместо него часто восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород — это другой процесс, описанный на странице выделение водорода на катоде. Катод и его знак подробно рассматриваются в статье катод при электролизе.
Какое уравнение соответствует катодному процессу для расплава \(\mathrm{MgCl_2}\)?
Главное
- На катоде при электролизе расплава всегда идёт восстановление: катион принимает электроны.
- Общая схема: \(\mathrm{M}^{n+}+ne^-\rightarrow\mathrm{M}\); число электронов равно заряду катиона.
- В расплаве соли нет воды, поэтому катион металла непосредственно превращается в металл.