Elektroliz deb, elektrolitning suyuqlanmasi yoki eritmasidan elektr toki o'tganda boradigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga aytiladi. Ma'lumki, elektrolitlar eritma yoki suyuqlanma holatida tok o'tkazadilar. Shu sababli elektroliz suyuqlanmada va eritmada borishi mumkin.
Suyuqlanmada boradigan elektroliz natijasida anodda shu modda tarkibiga kirgan anion oksidlanadi, katodda esa shu modda tarkibidagi kation qaytariladi. Masalan, NaCl tuzi suyuqlanmasi:

NaCl ⇆ Na⁺ + Cl^-

elektrolizida Na+ ioni katodda qaytariladi:
Na⁺ + ē → Naº; Cl^- anioni anodda oksidlanadi:
2Cl^- - ē → Cl₂º. Umumiy holda: 2NaCl → 2Na+Cl₂↑ reaksiya boradi.

Eritmaning elektrolizi

Eritma elektrolizi oksidlanish - qaytarilish jarayonlarida elektrolit molekulalari bilan birgalikda suv (erituvchi) molekulalari ishtirok etgani uchun ancha murakkabdir. Eritmada boradigan elektroliz sxemasini tuzayotganda quyidagi qoidalarni bilish zarur:

Katod jarayonlari uchun:

1. Agar eritmada oksidlanish potensiali vodorodning oksidlanish potensialidan kichik bo'lgan kationlar (aktivlik qatorida Li⁺ dan Al⁺³ gacha) boʻlsa, katodda avval, ular o'rniga suv molekulalari qaytarilib: 2H₂O + ē → 2H₂↑ + 2OH^- metall ionlari eritmada oʻzgarmasdan qoladi.
2. Agar eritmada standart oksidlanish potensiali vodorodnikidan kichik, lekin Al nikidan katta bo'lgan kationlar (Al⁺³ dan Pb⁺² gacha) boʻlsa, u holda katodda bir vaqtning o'zida ham vodorod ionlari, ham metall kationlari qaytariladi.
3. Agar eritmada standart oksidlanish potensiali vodorodnikidan yuqori bo'lgan kation boʻlsa, katodda avval shu kation qaytariladi (aktivlik qatorida bu kationlar H⁺ dan keyin turadi).

Anod jarayonlari uchun:

1. Agar eritmada kislorodsiz kislotalarning anionlari; Cl^-, Br^-, J^-, F^- lar bilan birga H₂O - molekulalari mavjud bo'lsa, anodda avval kislorodsiz kislota anionlari oksidlanadi.
2. Agar eritmada kislorodli kislota anionlari: SO₂^-2, CO₂^-2, PO₄^-3, NO₃^- boʻlsa, bu anionlarning oksidlanish potensiallari suv molekulasining oksidlanish potensialidan katta boʻlgani uchun anodda avval (dastlab) H₂O molekulalari oksidlanadi:

2H₂O - 4ē → O₂↑ + 4H⁺

Endi yuqoridagi qoidalarga amal qilgan holda ba'zi bir elektroliz jarayonlarini ko'rib chiqaylik.

Masala. Osh tuzining suvli eritmasining elektroliz sxemasini tuzing.
Anod va katodda boradigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamasini tuzing.

Yechish. Masalaning shartidan ko'rinib turibdiki, elektroliz eritmada boryapti. Osh tuzi (NaCl) molekulalari eritmada dissotsilangan holda bo'ladi: NaCl ⇆ Na⁺ + Cl^-. Bu ionlardan Na⁺ manfiy
zaryadli elektrod-katodga tortiladi, Cl esa musbat zaryadli elektrod-anodga tortiladi. Bulardan tashqari, eritmada suv molekulalari ham boʻlgani uchun ular ham elektroliz jarayonida qatnashadilar, aniqrog'i, suvning dissotsilanishi natijasida hosil boʻladigan H⁺ va OH ionlari mos ravishda katod va anodga tortiladi. Buni quyidagi sxemada ko'rish mumkin:

(-) Katod Na⁺ ← NaCl → Cl^- Anod (-)
H⁺ ← H₂O → OH^-

Sxemadan ko'rinayaptiki, katod Na⁺ va H⁺ ionlari qaytarilishini kutish mumkin.
A. Bulardan Na⁺ ionining oksidlanish potensiali (E° = 2,71 v) vodorod ionining shartli oksidlanish potensiali (Eº = 0 v) dan kichik:

Eº_Na+/Na < Eº_H+/H2º

Shuning uchun katodda vodorod ionlari qaytariladi, eritmada Na⁺ ionlari qoladi: 2H⁺ +2e →H₂(to'g'rirog'i: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^- suv molekulalari qaytariladi). Chunki H⁺ ionlarining eritmadagi muvozanat konsentratsiyasi juda kichkina 10^-7 mol/l. Tok kuchi etarli bo'lsa H⁺ lar etmay qoladi va ularning oʻrniga H₂O molekulalari qaytariladi.

B. Anodda xlor anioni va H₂O molekulalari oksidlanishi mumkin. Lekin xlor ionlari kislorodsiz kislota qoldig'i boʻlganligi uchun anodda Cl ionlarining oksidlanishi ro'y beradi:

2Cl^- - 2ē → Cl₂°

Demak, NaCl tuzining eritmasi elektroliz qilinganda katodda H₂O molekulalari qaytariladi, anodda xlor ionlari oksidlanadi. Elektroliz mahsuloti sifatida vodorod va xlor gazlari hosil boʻladi. Eritmada esa Na⁺ va OH^- ionlari qoladi, eritma kuchli ishqoriy muhitga ega bo'ladi:

2NaCl + 2H₂O → H₂↑ + Cl₂↑+ 2Na⁺ + 2OH^-

Ma'lumki, elektroliz paytida elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalar miqdorini hisoblash mumkin. Elektroliz paytida ajralib chiqadigan moddalar miqdori Faradey qonunlari asosida keltirib chiqarilgan formulalar yordamida hisoblanadi.

1-qonun. Elektroliz natijasida elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalar miqdori eritmadan o'tgan elektr miqdori (I•ɿ) ga to'g'ri proporsionaldir.
2-qonun. Elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalar miqdori shu modda (ion) larning kimyoviy ekvivalentiga to'g'ri proporsionaldir. Modda miqdoriga tegishli bo'lgani uchun ikkala qonunni umumlashtirib elektrodlarda ajralib chiqadigan modda miqdorini hisoblash mumkin:
m = I•ɿ•E/F. Bu erda: m - ajralib chiqayotgan modda massasi, g; kg; I tok kuchi, A; ɿ vaqt, sekund; F Faradey soni 96500 Kl; E - kimyoviy ekvivalent. Shu formulani gazsimon moddalar uchun ham yozish mumkin;

V = I•ɿ•V_e/F

Bu yerda: V ajralib chiqqan gazning hajmi, ml; l, sm³. V_e ajralib chiqayotgan gazning ekvivalent hajmi.
Formulalarda keltirilgan I•ɿ koʻpaytma eritmadan o'tayotgan elektr miqdorini ifodalaydi va Q harfi bilan belgilanadi. Agar 1 KI elektr miqdori elektrolizerdan o'tsa elektrodlarda E = E/F miqdor modda ajralib chiqadi. Bunda E moddaning "elektrokimyoviy ekvivalenti" deyiladi. Uning ma'nosi, eritmadan 1 Kl elektr miqdori o'tganda ajralib chiqadigan moddalar massasidir.

Elektrolizning ahamiyati

Elektroliz jarayonlari katta amaliy ahamiyatga ega.

1. Elektrolizdan foydalanib, ko'pchilik metallar (Na, K, Ca, Al, Ag, Cu, Au, Ni) olinadi. Boshqa usullar bilan olingan metallar yuqori tozalikda (99,99%) olish uchun elektroliz usuli bilan elektrorafinatsiya qilinadi. Bu asosan, "eruvchan anod" usuli bilan amalga oshiriladi.
2. Cho'yan, poʻlat va boshqa qotishma hamda metallarning sirti korroziyaga chidamli metallar bilan qoplanadi. Masalan: nikel, kumush va oltin bilan qoplanadi. Bu jarayonlar galvanostegiya va galvanoplastika deb ataladi.
3. Turli qiyin yasaladigan detallar, siluetlar, nishonlarning qoliplari ganch, plastmassa, grafitlardan yasalib, ularga manfiy zaryadli tok berib (katod) elektrolit suyuqlanmasi eritmasiga tushirib qo'yiladi. Ma'lum vaqtdan so'ng qolip sirtiga metall ajralib chiqishi tufayli ayni shakldagi detal olinadi.
4. Elektroliz usuli bilan Cl₂, F₂, O₂, H₂ kabi metallmaslar ham olinadi, kimyo sanoatining bu moddalarga bo'lgan ehtiyojining ma'lum qismi shu usul bilan ta'minlanadi.