Электролитические ячейки

Электрохимические реакции жизненно важны для многих процессов в технике и человеческом организме и включают в себя передачу электронов от одного химического вещества к другому. Эти реакции называются восстановительно-окислительными реакциями или окислительно-восстановительными реакциями.

Когда вещество теряет электроны, оно подвергается окислению, и мы говорим, что оно окисляется. Когда вещество приобретает электроны, оно подвергается восстановлению, и мы говорим, что оно восстанавливается. В электрохимическом гальваническом элементе самопроизвольно происходят окислительно-восстановительные реакции, в результате которых вырабатывается электрическая энергия. Однако в электролитической ячейке применяется электрическая энергия, которая вызывает протекание окислительно-восстановительных реакций.

Электролитическая ячейка состоит из реакционного раствора, называемого электролитом, который содержит любые химические вещества, которые окисляются или восстанавливаются, а также ионы, необходимые для обеспечения потока электронов. Электролитическая ячейка имеет два металлических электрода, которые погружены в электролитический раствор. Внешняя цепь соединяет два электрода, что замыкает цепь и позволяет нам подавать напряжение или ток.

Приложенный ток или напряжение — это то, что вызывает электрохимическую реакцию. Окислительная полуреакция происходит на аноде, а восстановительная полуреакция — на катоде. Чтобы помочь вам различить эти два понятия, запомните фразу «рыжая кошка», которая означает «восстановление на катоде».

Но как определить, какой электрод к чему? Мы можем использовать стандартный восстановительный потенциал металлических электродов, который является мерой склонности металла к потере электронов. Чем выше восстановительный потенциал, тем больше вероятность того, что металл будет восстановлен

.

Допустим, мы поместили серебряный и медный электроды в электролитическую ячейку и подали ток. Серебряный электрод имеет более высокий восстановительный потенциал, поэтому он восстановлен и действует как катод. Медный электрод имеет меньший восстановительный потенциал, поэтому он окисляется и выступает в роли анода.

Одним из применений электролитических ячеек является гальваническое покрытие, которое представляет собой реакцию, при которой один металл окисляется, а затем восстанавливается на поверхности другого металла. Поскольку анод — это металл, из которого выполняется покрытие, в нашем примере с серебром и медью серебряный электрод покрыт тонким слоем меди.

В этой лаборатории вы соберете электролитическую ячейку и выполните процесс гальванического покрытия, покрыв латунный ключ медью.