БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

Многостадийные процессы Э. могут быть выражены с помощью следующих уравнений:

R + nH ++ ne —® RH k+ ( n — k ) Н ++ ( n — k ) e — ® RH k+r + ( n— k— r ) Н ++ ( n — k — r ) е — ® RH n , (1)

R' + nOH — — ne — ® R'O k+ ( n — k ) OH —+ k H + + ( n — k ) е — ® R'O k+r+ ( n — k — r ) OH -+ ( k + r) H +— (n — k — r ) e —® R'O n + nH + , (2)

где R и R' — исходные продукты; RH nи R'O n— конечные продукты; n, k, r — число электронов ( е —), участвующих в электрохимических реакциях.

Реакции, выражаемые уравнением (1), протекают на катоде и называются реакциями электровосстановления, или электрохимического восстановления. Реакции, выражаемые уравнением (2), протекают на аноде и называются реакциями электроокисления, или электрохимического окисления. Промежуточные и конечные продукты могут принимать участие в различных электрохимических реакциях на поверхности электродов.

Если целевой продукт Э. образуется на промежуточной стадии, то электролиз необходимо проводить при контролируемом электродном потенциале, соответствующем данной стадии. Продукт можно быстро выводить из сферы реакции путём отгонки, экстракции или связывания в соединение, не вступающее в электрохимические превращения. Выход продукта Э. может изменяться и в результате различных химических реакций в объёме раствора с участием промежуточных, исходных и конечных веществ. Например, некоторые окислители, получаемые на аноде, могут разлагаться в объёме раствора с потерей активного кислорода, гидролизоваться, диспропорционировать и т. д. Роль химических реакций в объёме раствора учитывается по объёмной плотности тока, или концентрации тока. Эта величина определяется как сила тока, проходящего через единицу объёма электролита, и выражается в а/л. Процессы Э., в которых химические реакции в объёме раствора приводят к уменьшению выхода целевого продукта, должны проводиться с высокими объёмными плотностями тока (до нескольких сотен а/л ) .

С наибольшей эффективностью электровосстанавливаются или электроокисляются исходные вещества, диссоциированные в растворе на ионы, а также органические соединения, имеющие полярные функциональные группы. Нейтральные молекулы органических веществ во многих случаях не обладают достаточной реакционной способностью и не вступают в реакции на поверхности электрода. В этом случае применяются методы непрямого электровосстановления или электроокисления, осуществляемые в объёме раствора посредством катализаторов-переносчиков, в качестве которых используются ионы металлов или неметаллов переменной валентности. Процесс в общем виде может быть описан следующими уравнениями:

— химическая реакция,

—электрохимическая реакция, где R — исходный продукт, К — катализатор-переносчик, С — конечный продукт, z — степень окисления, n — число электронов ( е —), участвующих в реакции.

Роль электролиза в данном случае сводится к регенерации на электродах химического восстановителя или окислителя, которые при взаимодействии с исходным веществом в электролизе или вне его превращают это вещество в целевой продукт.

Э. находит практическое применение для получения ряда ценных неорганических и органических соединений. Путём электроокисления синтезируют, например, кислородсодержащие соединения хлора в различных степенях окисления.

В промышленности применяют способ получения надсерной (пероксодисерной) кислоты и её солей — персульфатов (см. Пероксосульфаты ) , основанный на электроокислении серной кислоты и сульфатов. Надсерная кислота и часть её солей используются при производстве перекиси водорода. Перманганат калия получают электроокислением манганата или анодным растворением сплавов марганца с железом — ферромарганца. Двуокись марганца в значительных масштабах производится электролизом сернокислых растворов сульфата марганца.

Э. применяется и при получении различных органических соединений (см . Кольбе реакция ) .

Электрохимическое фторирование используется для промышленного получения ряда перфторсорганических соединений. Электрохимическим методом получают тетраэтилсвинец и многие другие вещества.

Лит.: Прикладная электрохимия, под ред. А. Л. Ротиняна, 3 изд., Л., 1974; Фиошин М. Я., Успехи в области электросинтеза неорганических соединений, М., 1974; Прикладная электрохимия, под ред. Н. Т. Кудрявцева, 2 изд., М., 1975; Томилов А. П., Фиошин М. Я., Смирнов В. А., Электрохимический синтез органических веществ, Л., 1976; Фистин М. Я., Павлов В. Н., Электролиз в неорганической химии, М., 1976; Электрохимия органических соединений, пер. с англ., М., 1976.

М. Я. Фиошин.

Электроско'п(от электро... и ...скоп ) , простейший прибор для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины. Э. состоит из металлического стержня (обычно с шариком на конце), к которому снизу прикреплены один или два лёгких металлических листочка. Стержень вставлен внутрь стеклянного сосуда и закреплен с помощью пробки из изолирующего материала. При соприкосновении шарика Э. с заряженным телом к листочкам переходит часть заряда тела и они отталкиваются друг от друга (при одном листочке — от стержня). По углу расхождения листочков можно судить о величине их заряда, а следовательно, и заряда тела.

Лит.: Калашников С. Г., Электричество, 3 изд., М., 1970 (Общий курс физики, т. 2).

Электроснабже'ние,служит для обеспечения электроэнергией всех отраслей хозяйства: промышленности, сельского хозяйства, транспорта, городского хозяйства и т. д. В систему Э. входят источники питания, повышающие и понижающие подстанции электрические, питающие распределительные электрические сети, различные вспомогательные устройства и сооружения. Основная часть вырабатываемой электроэнергии потребляется промышленностью, например в СССР — около 70% (1977). Структура Э. определяется исторически сложившимися особенностями производства и распределения электроэнергии в отдельных странах. Принципы построения систем Э. в промышленно развитых странах являются общими. Некоторая специфика и местные различия в схемах Э. зависят от размеров территории страны, её климатических условий, уровня экономического развития, объёма промышленного производства и плотности размещения электрифицированных объектов и их энергоёмкости.