Elektroliza — w chemii i fizyce - ogólna nazwa na wszelkie zmiany struktury chemicznej substancji, zachodzące pod wpływem przyłożonego do niej zewnętrznego napięcia elektrycznego . W węższym zakresie pojęcie to obejmuje tylko procesy rozkładu.^[1] Elektrolizie towarzyszyć może (choć nie musi) szereg dodatkowych zjawisk, takich jak dysocjacja elektrolityczna , transport jonów do elektrod , wtórne przemiany jonów na elektrodach i inne. W sensie technologicznym przez elektrolizę rozumie się wszystkie te procesy łącznie.

Mechanizm elektrolizy

Elektroliza zachodzi w układach, w których występują substancje zdolne do jonizacji , czyli rozpadu na jony. Samo zjawisko jonizacji może być wywołane zarówno przyłożonym napięciem elektrycznym, jak i zjawiskami nie generowanymi bezpośrednio przez prąd - dysocjacją elektrolityczną autodysocjacją , wysoką temperaturą , czy działaniem silnym promieniowaniem.

Proces elektrolizy jest napędzany wymuszoną wędrówką jonów do elektrod , zanurzonych w substancji, po przyłożeniu do nich odpowiedniego napięcia prądu elektrycznego. W elektrolizie elektroda naładowana ujemnie jest nazywana katodą , a elektroda naładowana dodatnio anodą . Każda z elektrod przyciąga do siebie przeciwnie naładowane jony. Do katody dążą więc dodatnio naładowane kationy , a do anody ujemnie naładowane aniony . Po dotarciu do elektrod jony przekazują im swój ładunek, a czasami wchodzą też z nimi w reakcję chemiczną , na skutek czego zamieniają się w obojętne elektrycznie związki chemiczne lub pierwiastki . Ponadto, wędrujące przez substancję jony mogą po drodze ulegać rozmaitym reakcjom chemicznym z innymi jonami lub substancjami, które nie uległy rozpadowi na jony. Powstające w ten sposób substancje zwykle albo osadzają się na elektrodach albo wydzielają się z układu w postaci gazu . Proces elektrolizy wymaga stałego dostarczania energii elektrycznej.

Zjawisko elektrolizy zostało opisane ilościowo w dwóch prawach elektrolizy Faradaya .

Zastosowanie elektrolizy

Elektroliza jest procesem stosowanym na skalę przemysłową m.in. do:

• produkcji metali: aluminium , litu , sodu , potasu
• produkcji rozmaitych związków chemicznych, w tym aspiryny , kwasu trifluorooctowego , wodorotlenku sodu , potasu , chloranu sodu i chloranu potasu
• produkcji gazów: wodoru , chloru i tlenu .
• galwanizacji - pokrywanie cienką warstwą metalu innego metalu

Aparaty do przeprowadzania elektrolizy nazywane są elektrolizerami.

Elektroliza a generowanie prądu w ogniwach

Nie należy mylić elektrolizy z procesami zachodzącymi w ogniwie galwanicznym . W elektrolizie energia elektryczna zamieniana jest na chemiczną, a w ogniwie galwanicznym kierunek przemian energetycznych jest przeciwny, tzn. energia chemiczna w procesie reakcji redoks zamieniana jest na energię elektryczną, co objawia się generowaniem prądu w obwodzie łączącym elektrody ogniwa. Ze względu na odwrotny przebieg procesu w ogniwach galwanicznych katoda jest naładowana dodatnio, a anoda ujemnie, jednak procesy chemiczne zachodzące na obu ogniwach mają podobny charakter:

Przypisy

Zobacz też

• elektrochemia
• elektrometalurgia
• powlekanie elektrolityczne
• Polaryzacja elektrod