电解
电解（electrolysis）是直流电经由电极通过电解质溶液或熔融态电解质，在阴阳两极和电解质接触的界面上发生氧化还原反应的过程[1]。在此过程中电能转化成为化学能，因此电解属于一种电化学反应[2]。
电解 electrolysis 此术语，不论中英文，均为一历史沿用名词，其定义已不特指使用电流让化合物分解或分解反应，而是泛指所有靠外部电能驱动的非自发化学反应，不再局限于字面上的“分解”。电解的现象，即“电流的化学效应”，其本质是电化学氧化还原反应。电解过程中没有发生分解反应的例子如：铜的精炼、铁匙上银的电镀、不锈钢的电抛光等等。
按电解定义，外加电压于电化学电池使其充电的过程，就是一种电解。虽然充电过程的原理是电解，但在工程和日常生活中，仍习惯称“充电”而非电解，因其侧重于能量的储存状态。在讨论工业生产（如：电解铝、电镀）时，才频繁使用“电解”一词，但在化学本质上，充电和电解两者完全一致。
举例[编辑]
以下为在酸性水溶液中电解水的例子。
- 阳极（anode）：
- <math>
\rm 2H_2O \longrightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^- </math>
- 阴极（cathode）：
- <math>
\rm 4H^+ + 4e^- \longrightarrow 2H_2 </math> 总反应式
- <math>
\rm 2H_2O \longrightarrow 2H_2 + O_2 </math>
在这个反应中，阳极产生放出电子的反应（氧化），阴极产生取得电子的反应（还原）。
历史[编辑]
电解的英文electrolysis是由希腊文ἤλεκτρον[ɛ̌ːlektron]“琥珀”和λύσις [lýsis] “溶解”而来。
- 1785年：Martinus van Marum的静电产生器用来从锡、锌、锑的盐类中还原出金属[3]。
- 1800年：William Nicholson和Anthony Carlisle将水电解，产生氢和氧。
- 1807年：汉弗里·戴维利用电解发现钾、钠、钡、钙和镁。
- 1875年：保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰利用电解发现了镓[4]
- 1886年：亨利·莫瓦桑利用电解发现元素氟。
- 1886年：发展了电解制铝的霍尔－埃鲁法。
- 1890年：发展了制备氢氧化钠的卡斯纳-凯耳纳过程。
应用[编辑]
电解可用来进行各种电化学的制备和生产，是重要的工业过程。
- 氯碱工业：电解食盐盐水（氯化钠溶液），阳极产生氯气，阴极产生氢和氢氧化钠溶液。
- 熔盐电解：电负性高的氟和电负性低的钠、钾、钙等碱金属和碱土金属以及各种难熔的金属只能通过相应的熔盐电解才能制得。
- 电冶金：铜、锌等金属可通过电解法从矿石提取液中分离。
- 电解精炼：通过电解精炼可以获得高纯度的金属。
- 电镀、电抛光是重要的金属表面精饰工艺。
- 电解水：将做为饮水用途的自来水（内溶适量中性盐类离子化合物），经净化后电解分离的碱性离子水，及提供作为环保消毒或皮肤外疗的酸性离子水。
- 储能：将水电解为氢气与氧气，将氢气储存起来，做为燃料电池的燃料。
法拉第定律[编辑]
法拉第第一电解定律[编辑]
电解过程中，在电极发生化学反应而产生的物质的质量与通过电解质的电量成正比。
- 电量=电流×时间（Q=I·t）
法拉第第二电解定律[编辑]
当相同电量通过不同电解质时，沉积在电极的元素的摩尔数与它的离子所带的电荷大小成反比。
参见[编辑]
参考资料[编辑]
- ^ 电解. 术语在线. 全国科学技术名词审定委员会. （简体中文）
- ^ 电化学反应. 术语在线. 全国科学技术名词审定委员会. （简体中文）
- ^ The Supplement (1803 edition) to Encyclopedia Britannica 3rd edition (1797), volume 1, page 225, "Mister Van Marum, by means of his great electrical machine, decomposed the calces of tin, zinc, and antimony, and resolved them into their respective metals and oxygen" and gives as a reference Journal de Physiques, 1785.
- ^ Sir William Crookes. The Chemical news and journal of industrial science; with which is incorporated the "Chemical gazette.": A journal of practical chemistry in all its applications to pharmacy, arts and manufactures. Chemical news office. 1875: 294– [27 February 2011]. （原始内容存档于2014-02-10）.
