Разложение металлосодержащих веществ электричеством

Раздел: 
Русская Химия

57. Разложение металлосодержащих веществ электричеством

Разложение других веществ электричеством осуществляется подобным образом, как и при разложении воды: твёрдое вещество доводится либо расплавлением, либо растворением до жидкого состояния, и в него опускаются электроды, подсоединённые к внешнему электрическому источнику питания.

Чтобы не было теплового перемешивания жидкости, между катодом и анодом устанавливают пористую перегородку.

Поваренную соль (Cl2Na2) разлагают на хлор и натрий в расплавленном виде.

В молекуле соли спаренные атомы натрия Na2 присоединены к молекуле хлора Cl2 с одной стороны, так что у молекулы соли с этой стороны оказываются открытыми выпуклые жёлобы атомов натрия: Cl2(Na2).

Процесс разложения соли похож на процесс разложения воды.

При достижении порогового значения электрического напряжения электроны с катода перескакивают на те молекулы соли, которые примыкают к нему своими натриевыми сторонами и, как клинья, разделяют их слипшиеся жёлобы. Так разъединяются атомы натрия и молекулы хлора.

Затем электроны молекулы хлора выдавливаются на ту примыкающую к ним молекулу соли, которая повёрнута к ним натриевой стороной. Электронный клин разрывает и эту молекулу.

После перемещения части электронов на последующую молекулу, их плотность понижается, и получившие толчок в момент отрыва атомы натрия перескакивают на предыдущую молекулу хлора и слипаются с ней.

Атомы натрия, оторванные от первых молекул соли, остаются свободными и прилипают к катоду.

На примере этого первого шага разложения видно – как электроны совершили разовый перескок в сторону анода, а атомы натрия вторых молекул соли совершили подобный перескок в сторону катода.

Постепенно волна перескоков удаляется всё дальше и дальше от катода и ближе к аноду, и везде повторяются одни и те же действия: перемещение вперёд электронов и отскакивание назад атомов натрия.

Вслед за первой волной перескоков рождаются другие. Они срываются со всей поверхности катода и распространяются широким фронтом.

На аноде последние молекулы хлора отдают ему свои избыточные электроны и, оставшись без натрия, собираются в пузырьки и поднимаются вверх.

 

Разложение растворов происходит в общем подобным образом, но разлагаться в них может не только растворимое вещество, но и сам растворитель.

Так водный раствор гидроксида  калия (OK2)(OHm) под воздействием электричества может разлагаться на чистый калий, кислород и водород:

 

(OK2)(OHm) + OHm[электролиз] => O2 + K + Hm

 

Калий и водород собираются на катоде, а кислород – на аноде.

Путём подбора соответствующего перепада напряжений на электродах можно ослабить распад воды, и тогда на катоде будет оседать только калий:

 

(OK2)(OHm) + OHm[электролиз] => O2 + K + OHm

 

В процессе разложения могут возникать такие новые соединения, которые способны противостоять электронным клиньям.

 

Например:

 

Cl2Na2 + OHm[электролиз] => O + Hm + Cl2 + Na => 

=> (ONa2)(OHm) + Cl2 + Hm + OHm

 

После выделения из раствора газообразных водорода Hm и хлора Cl2 в нём накапливается гидроксид натрия (ONa2)(OHm).

Подобное происходит и при электрическом разложении медного купороса:

 

(SO3)(OCu) + OHm[электролиз] =>

=> SO3 + O + Cu + Hm + OHm =>

=> Cu + (SO3)(OHm) + O2 + OHm

 

Медь осаждается на катоде, кислород выделяется на аноде, а в растворе накапливается серная кислота (SO3)(OHm).

Молекулы некоторых солей настолько прочные, что при разложении их водных растворов распадаются только молекулы воды, а сами они сохраняются неизменными.

Такое происходит с раствором нитрата калия (N2O5)(OK2):

 

(N2O5)(OK2) + OHm[электролиз] =>

=> (N2O5)(OK2) + O2 + Hm + OHm

 

Оставляя разные особенности электрического разложения сложных веществ в стороне, выделим главное: в сторону катода смещаются (пошагово) те атомы, которые имеют контурные жёлобы; это – атомы металлов, в том числе молекулы водорода.

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга