Elektroliza. Prawa Faradaya

Roztwory kwasów, zasad i soli w wodzie oraz w innych cieczach o dużej stałej dielektrycznej różnią się od roztworów innych substancji swoją zdolnością przewodzenia prądu elektrycznego. Stąd nazywa się te substancje elektrolitami. Sposób przewodzenia prądu przez roztwory elektrolitów oraz przez elektrolity w stanie stopionym jest odmienny od sposobu przewodzenia przez metale. O ile bowiem przewodniki metaliczne podczas przepływu prądu nie ulegają żadnej widocznej zmianie (poza wzrostem temperatury), o tyle w roztworach elektrolitów zachodzą reakcje chemiczne, których produkty wydzielają się na elektrodach. Te przemiany chemiczne, spowodowane przez prąd elektryczny, noszą nazwę elektrolizy.

Zjawisko elektrolizy zostało po raz pierwszy dokładnie zbadane przez Faradaya zarówno pod względem jakościowym, jak i ilościowym. Faraday stwierdził, że jako pierwotne produkty elektrolizy występują zawsze: na elektrodzie ujemnej, czyli katodzie, wodór podczas elektrolizy kwasów lub metal podczas elektrolizy soli i zasad na elektrodzie dodatniej, czyli anodzie, reszta kwasowa w przypadku kwasów i soli lub grupa wodorotlenowa w przypadku zasad. Jeżeli te pierwotne produkty są zdolne do istnienia w warunkach prowadzenia elektrolizy, wydzielają się one na elektrodach jako takie. W większości przypadków reagują one jednak dalej bądź z rozpuszczalnikiem, bądź z innymi substancjami rozpuszczonymi, bądź wreszcie z materiałem elektrody, tworząc te czy inne produkty wtórne elektrolizy. Gdy np. elektrolizuje się wodny roztwór chlorku miedziowego CUCI2, na katodzie wydzielają się atomy miedzi, które jako miedź metaliczna tworzą na jej powierzchni zwartą warstwę, nie ulegającą dalszym przemianom chemicznym. Miedź jest tu więc pierwotnym produktem elektrolizy. Równocześnie na anodzie wydzielają się pojedyncze atomy chloru prawie natychmiast łączą się one w cząsteczki gazowego chloru. Chlor również można uważać za pierwotny produkt elektrolizy. Natomiast podczas elektrolizy K2SO4 w roztworze wodnym pierwotnymi produktami są potas i reszta kwasowa S04. Pierwszy reaguje natychmiast z wodą, tworząc KOH i wydzielając gazowy wodór reszta zaś SO/„ niezdolna do istnienia jako trwała substancja, tworzy z wodą kwas siarkowy i wydziela atom tlenu: S04 + M20 = USO -f o.