Kemični procesi. Kemični procesi. Glede na toplotni učinek reakcije

Najpomembnejših stvari ne sodimo prehitro.

Heraklit

Kemični proces(iz lat. procesus- napredovanje) je zaporedna sprememba agregatnih stanj, tesna povezava med zaporednimi stopnjami razvoja, ki predstavlja neprekinjeno, enotno gibanje. Preučevanje kemijskih procesov je področje znanosti, v katerem je najgloblje prepletanje fizike, kemije in biologije. Kemične procese delimo na: homo- in heterogena(odvisno od agregatno stanje reakcijski sistemi), ekso- in endotermna(odvisno od količine sproščene in absorbirane toplote), oksidira, reducira(odvisno od razmerja do kisika) itd.

Vse procese, ki se odvijajo okoli nas, lahko združimo v tri velike skupine.

1. Spontani procesi, ki jih je mogoče uporabiti
proizvajati energijo ali opravljati delo. Pogoji
potek spontanih procesov ali zakonitosti termo
dinamika, ki je zanje značilna, je: a) v izoliranem
v sistemu, za katerega je vsak material izključen
ny oz energetski metabolizem z okolju, vsota
vse vrste energije so konstantne; b) sprememba
entalpija (toplotni učinek procesa, AH) je odvisna samo od
vrsto in stanje izhodnih snovi in ​​produktov in ni odvisno
s prehodne poti. Imenuje se Hessov zakon in je formuliran
ki ga je ustanovil leta 1840

2. Procesi, ki zahtevajo stroške
energije ali opravljenega dela.

3. Samoorganizacija kemijskega sistema, tj. samoprodukcija
prost proces, ki poteka brez spreminjanja energije
sistemske rezerve, pride samo v smeri, v katero

red v sistemu se poveča, tj. kjer se entropija zmanjša.

Sposobnost različnih kemičnih reagentov za medsebojno delovanje ni določena le z njihovo atomsko-molekularno strukturo, temveč tudi s pogoji, pod katerimi potekajo kemične reakcije. Proces pretvorbe ene snovi v drugo imenujemo kemijska reakcija. Pogoji za nastanek kemičnih procesov vključujejo predvsem termodinamične dejavnike, ki označujejo odvisnost reakcij od temperature, tlaka in nekaterih drugih pogojev. Na hitrost kemične reakcije vplivajo tudi naslednji pogoji in parametri:

1) narave reaktanti (npr. alkalijske kovine raztopijo se v vodi s tvorbo alkalij in sproščanjem vodika, reakcija pa v normalnih pogojih poteka takoj, medtem ko cink, železo in drugi reagirajo počasi in tvorijo okside, plemenite kovine pa sploh ne reagirajo);

2) temperatura. Za vsakih 10 °C dviga temperature se hitrost reakcije poveča za 2-4 krat (van't Hoffovo pravilo). Kisik začne reagirati z mnogimi snovmi z opazno hitrostjo že pri običajnih temperaturah (počasna oksidacija). Ko se temperatura dvigne, se začne burna reakcija (zgorevanje);

3) koncentracija. Pri raztopljenih snoveh in plinih je hitrost kemijskih reakcij odvisna od koncentracije reagirajočih snovi. Gorenje snovi v čistem kisiku poteka intenzivneje kot v zraku, kjer je koncentracija kisika skoraj 5-krat manjša. Tu je zakon pošten aktivne mase: pri stalni temperaturi je hitrost kemijske reakcije premo sorazmerna zmnožku koncentracije reaktantov;

4) reakcijsko površino. Pri snoveh v trdnem stanju je hitrost neposredno sorazmerna s površino snovi, ki reagirajo. Železo in žveplo v trdnem stanju reagirata dovolj hitro le s predhodnim mletjem in mešanjem: gorenje grmovja in hlodov;

5) katalizator. Hitrost reakcije je odvisna od katalizatorjev, snovi, ki pospešujejo kemične reakcije, sami pa niso zaužiti. Razpad bertholletove soli in vodikovega peroksida se pospeši v prisotnosti manganovega (IV) oksida itd.

Za vstop v kemijsko reakcijo je potrebno premagati določeno energijsko pregrado, ki ustreza aktivacijski energiji, katere možnost akumulacije je močno odvisna od temperature. Številne reakcije se še dolgo ne morejo končati. V tem primeru pravijo, da je reakcija dosegla kemijsko ravnovesje. Kemični sistem je v stanju ravnotežja, če so izpolnjeni naslednji trije pogoji:

1) v sistemu ne pride do energijskih sprememb (H = 0);

2) ni spremembe v stopnji motnje (, S = 0);

3) izobarični potencial se ne spremeni (J = 0).

Van't Toff je s termodinamičnim pristopom razvrstil kemijske reakcije in oblikoval osnovne principe kemijske kinetike. Kemijska kinetika proučuje hitrosti kemičnih reakcij. Le Chatelier je formuliral zakon o premikanju kemijskega ravnovesja v kemijskih reakcijah pod vplivom zunanjih dejavnikov - temperature, tlaka itd. V skladu z Le Chatelierjevim načelom, če je sistem v stanju kemijskega ravnovesja podvržen zunanjemu vplivu (temperatura, tlaka ali koncentracije), potem se položaj ravnotežja kemijske reakcije premakne v smer, ki oslabi ta učinek.

Kemijske reakcije so glede na spremembe v kakovosti izhodnih snovi in ​​reakcijskih produktov razvrščene v naslednje vrste:

reakcije povezave- reakcije, pri katerih več snovi tvori eno snov, kompleksnejšo od prvotnih;

reakcije razgradnje- reakcije, pri katerih iz ene kompleksne snovi nastane več snovi;

substitucijske reakcije- reakcije, pri katerih atomi enega elementa zamenjajo atom drugega elementa v kompleksni snovi in ​​pri tem nastaneta dva nova - preprosta in kompleksna;

reakcije izmenjave- reakcije, pri katerih reagirajoče snovi izmenjujejo svoje komponente, kot rezultat

iz katerega nastaneta dve kompleksni snovi v dve novi kompleksni snovi.

Avtor: toplotni učinek kemične reakcije lahko razdelimo na eksotermna- s sproščanjem toplote in endotermna- z absorpcijo toplote. Ob upoštevanju pojava katalize so lahko reakcije katalitično- z uporabo katalizatorjev in nekatalitično- brez uporabe katalizatorjev. Glede na reverzibilnost delimo reakcije na reverzibilen in nepovraten.

IN. Ostwald je pri proučevanju pogojev kemijskega ravnovesja prišel do odkritja pojava katalize. Izkazalo se je, da v v veliki meri narava in predvsem hitrost reakcij sta odvisni od kinetičnih pogojev, ki jih določa prisotnost katalizatorjev in drugih dodatkov reagentom ter vpliv topil, sten reaktorja in drugih pogojev. Fenomen kataliza- selektivno pospeševanje kemijskih procesov v prisotnosti snovi (katalizatorjev), ki sodelujejo v vmesnih procesih, vendar se na koncu reakcije regenerirajo, se pogosto uporabljajo v industriji, na primer fiksacija dušika in vodika, kontaktna metoda za proizvodnjo žveplove kislina in mnogi drugi. Sinteza amoniaka je bila prvič izvedena leta 1918 na podlagi dela Haberja, K. Boscha in A. Mittasha z uporabo katalizatorja, sestavljenega iz kovinskega železa z dodatkom kalijevih in aluminijevih oksidov, pri temperaturi 450-550 °C in tlak 300-1000 atmosfer. Trenutno se veliko pozornosti posveča uporabi organokovinskih in kovinsko kompleksnih katalizatorjev, za katere je značilna visoka selektivnost in selektivno delovanje. Enak postopek sinteze amoniaka z uporabo organokovinskega katalizatorja je bil dosežen z normalna temperatura(18 °C) in normalno atmosferski tlak, ki odpira velike možnosti v proizvodnji mineralnih dušikovih gnojil. Vloga katalize je še posebej pomembna pri organska sinteza. Največji uspeh v tej smeri je treba priznati proizvodnji umetne sintetične gume iz etilni alkohol, ki ga je v 20. letih 20. stoletja izvedel sovjetski akademik S.V.

Encimi ali biokatalizatorji imajo izjemno vlogo v bioloških procesih in tehnologiji snovi rastlinskega in živalskega izvora ter v medicini. Trenutno je znanih več kot 750 encimov, njihovo število pa se vsako leto povečuje. Encimi so bifunkcionalni in polifunkcionalni katalizatorji, saj gre pri tem za usklajeno delovanje dveh ali več skupin katalizatorjev različne narave v aktivnem središču encima na polarizacijo določenih substratnih vezi. Isti koncept je osnova katalitičnega delovanja encima in teorije o kinetiki delovanja encima. Glavna razlika med encimi in drugimi katalizatorji je njihova izjemno visoka aktivnost in izrazita specifičnost.

Samoorganizacija kemijski sistemi v biološke, njihovo enotnost in medsebojno povezanost pa potrjuje sinteza organskih spojin iz anorganskih. Leta 1824 je nemški kemik F. Wöhler, Berzeliusov učenec, prvi pridobil oksalno kislino HOOC-COOH iz anorganskega cianogena N-C-C-N s segrevanjem z vodo. organska spojina. Dobili smo tudi nove organske snovi- sečnina (urea) iz amonijevega cianida. Leta 1854 je M. Berthelot v Franciji sintetično pridobil maščobo. Največji uspeh je kemija dosegla v 50. in 60. letih. XX stoletje je bila prva sinteza enostavnih beljakovin – hormona inzulina in encima ribonukleoza.

Kemična reakcija- to je pretvorba ene ali več začetnih snovi v snovi, ki se od njih razlikujejo po kemijski sestavi ali strukturi. Izhodne snovi, ki sodelujejo v kemijski reakciji, imenujemo reagenti . Imenujemo snovi, ki nastanejo med interakcijo reagentov produkti reakcije . Za razliko od jedrskih reakcij tudi med kemičnimi reakcijami ne skupno število atomov v reakcijskem sistemu, niti izotopske sestave kemijskih elementov. To je posledica dejstva, da kemični procesi ne vplivajo na jedra atomov, ki sestavljajo molekule reagenta. Ti procesi se izvajajo zaradi interakcije valenčnih elektronov in jih spremlja sprememba strukture zunanjih elektronskih lupin atomov reaktantov.

Glede na število in sestavo izhodnih snovi in ​​reakcijskih produktov Obstajajo štiri glavne vrste kemičnih reakcij:

 cpoenotenje – iz več enostavnih ali kompleksnih snovi nastane ena kompleksna snov: 2Cu + O 2 = 2CuO;

 razgradnja– iz kompleksne snovi nastane več enostavnih ali sestavljenih snovi: 2H 2 O = 2H g + O 2;

 zamenjava– atom enostavne snovi nadomesti enega od atomov kompleksne:

Fe+CuSO 4 =FeSO 4 +Cu;

 izmenjavaA – kompleksne snovi zamenjati njihove komponente:

NaCl + H 2 SO 4 = HCl + NaHSO 4.

S spreminjanjem oksidacijskega stanja atomov označite:

 reakcije brez spreminjanja oksidacijskega stanja (na primer reakcije ionske izmenjave):

NaOH+HCl=NaCl+H2O;

 reakcije z sprememba oksidacijskega stanja (redoks reakcije): H 2 + Cl 2 = 2HCl.

S toplotnim učinkom reakcije ločimo:

 eksotermna– reakcije, ki nastanejo s sproščanjem energije:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 + Q;

 endotermna– reakcije, ki jih spremlja absorpcija energije:

CaCO 3 = CaO + CO 2 – Q.

Avtor: potreba po prisotnosti drugih snovi reakcije ločimo:

 katalitično– nastanejo samo s sodelovanjem katalizatorjev: SO 2 + O 2 SO 3 ;

 nekatalitično– poteka brez sodelovanja katalizatorjev: 2NO + O 2 = 2NO 2.

Avtor: reverzibilnost reakcije ločimo:

 nepovraten– dokler se začetne snovi popolnoma ne pretvorijo v produkte, med ireverzibilno reakcijo nastane v raztopini rahlo disociirajoča snov - oborina, plin, voda: BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl;

 reverzibilen– poteka tako v smeri proizvodnje reakcijskih produktov kot tudi proti proizvodnji izhodnih snovi: N 2 + 3H 2 ↔2CO 2.

Sposobnost različnih kemičnih reagentov za medsebojno delovanje ni določena le z njihovo atomsko-molekularno strukturo, temveč tudi s pogoji, pod katerimi potekajo kemične reakcije. Sem sodijo termodinamični dejavniki (temperatura, tlak itd.) in kinetični dejavniki (vse, kar je povezano s prenosom snovi in ​​tvorbo njihovih vmesnih oblik). Njihov vpliv na kemijske reakcije se razkriva na konceptualni ravni kemije, ki jo na splošno imenujemo nauk o kemični procesi .

Preučevanje kemijskih procesov je področje globokega prepletanja fizike,kemija in biologija. Dejansko ta doktrina temelji na kemična termodinamika in kinetika, ki enako veljajo za kemijo in fiziko. In živa celica, ki jo proučuje biološka znanost, je hkrati mikroskopski kemijski reaktor, v katerem se dogajajo transformacije, od katerih mnoge kemija proučuje in skuša izvesti v makroskopskem merilu. Tako človek razkrije globoko povezanost med fizikalnimi, kemičnimi in biološkimi pojavi, hkrati pa iz žive narave prevzema izkušnje, ki jih potrebuje za pridobivanje novih snovi in ​​materialov.

Večina sodobnih kemijskih tehnologij se izvaja z uporabo katalizatorjev - snovi, ki povečajo hitrost reakcije, ne da bi se v njej porabile.

V sodobni kemiji se je razvila tudi smer, katere princip je energijsko aktivacijo reagenta (to je dovod energije od zunaj), dokler se začetne vezi popolnoma ne pretrgajo. V tem primeru govorimo o visokih energijah. To je t.i kemija ekstremnih stanj, z uporabo visokih temperatur, visokih pritiskov, sevanja z veliko količino kvantne energije (ultravijolično, rentgensko sevanje, sevanje gama). To področje vključuje kemija plazme(kemija, ki temelji na plazemskem stanju reagentov), ​​kot tudi tehnologije, pri katerih se aktivacija procesa doseže z usmerjenimi elektronskimi ali ionskimi žarki. (elion tehnologije).

Kemija ekstremnih stanj omogoča pridobivanje snovi in ​​materialov, ki so edinstveni po svojih lastnostih: kompozitni materiali, visokotemperaturne zlitine in kovinski prah, nitridi, silicidi in karbidi ognjevzdržnih kovin, prevleke različnih lastnosti.

Pri reševanju različnih termodinamičnih problemov se uporabljajo posebne funkcije - termodinamični potenciali. Ob poznavanju izraza termodinamičnih potencialov lahko preko neodvisnih parametrov sistema izračunamo druge karakteristike procesov. Naj jih nekaj naštejemo.

Zamenjava v izraz za prvi zakon termodinamike dQ= dU+ dA formule za delo dA= pdV in količino toplote v reverzibilnem procesu dQ= TdS, dobimo dU= TdS– pdV (1).

Ta izraz, ki združuje prvi in ​​drugi zakon termodinamike, je skupni diferencial notranje energije, splošna enačba za popoln diferencial pa je:

Če ga primerjamo z izrazom (1), dobimo:

Torej je delni odvod notranje energije glede na entropijo enak temperaturi, odvod glede na prostornino, vzet z nasprotnim predznakom, je enak tlaku, sama notranja energija pa je termodinamični potencial. Drug termodinamični potencial je uvedel G. Helmholtz (1877). Pokazal je, da funkcija F = U– T.S., imenovana prosta energija, je lahko merilo za termodinamično ravnovesje.

Poiščimo skupno razliko proste energije: dF= dU– TdS– SDT, potem lahko z uporabo izraza (1) zapišemo: dF= TdS– pdV– TdS– SDT= – SDT– pdV. Glede na to (kot prej). dF je skupni diferencial spremenljivk T in V, dobimo:

.

Fizični pomen proste energije F je jasno iz izraza za dF. pri T= konst dT= 0, torej dF= – pdV= – dA, kar pomeni, da je zmanjšanje proste energije enako delu, ki ga opravi sistem v izotermnem procesu. Ohranjanje stalne telesne temperature v živih organizmih nam omogoča domnevo, da delo, ki ga opravljajo, poteka z zmanjšanjem proste energije.

Pomembno za kemične procese je termodinamični potencial, tako imenovani Gibbsova funkcija (G): G= F+ pV= U– T.S.+ pV. Z razlikovanjem dobimo: dG= dU– TdS– SDT+ pdV+ VdP. Ob upoštevanju enačbe (1) lahko zadnjo enačbo prepišemo takole: dG= TdS– pdV– TdS– SDT+ pdV+ Vdp= – SDT+ Vdp. Če dobljeno enačbo primerjamo z izrazom za totalni diferencial, zapišemo:

.

Gibbsov potencial se uporablja pri izračunu entropije in prostornine v izobarično-izotermičnih procesih. Ko sistem stremi k ravnotežju v ireverzibilnem izobarno-izotermnem procesu dQ  TdS, za Gibbsov diferencial pa se namesto zgoraj zapisane enakosti uporabi: dG– SDT+ VdP. Ker pa v tem procesu dT = 0,dp= 0, torej dG0. In to se bo izvajalo, dokler se ne vzpostavi ravnovesno stanje, ko dG bo postal enak nič. Lahko rečemo, da se pri neravnovesnih izobarno-izotermnih procesih Gibbsova funkcija v ravnotežnem stanju zmanjša na minimum. Pri izotermičnih procesih, ki potekajo brez spremembe prostornine, se zmanjša tudi Helmholtzov potencial - prosta energija.

Ko se spremeni število delcev v sistemu, se pojavi t.i kemični potencial(). Nato namesto enačbe (1) zapišite: dU= TdS– pdV+ dN. Tukaj dN – sprememba števila delcev v sistemu. Izrazi za druge potenciale se bodo ustrezno spremenili: dF= – SDT– pdV+ dN,dG= – SDT+ Vdp+ dN. Nato za kemijski potencial pri konstantnih parih ustreznih parametrov ( S,V), (T,V), (T,str) lahko zapišemo:

.

Torej je termodinamični potencial enak spremembi potenciala na delec v ustreznem procesu. In reakcija je možna, če jo spremlja zmanjšanje potenciala. Ko kamen pade v gravitacijsko polje, se njegova potencialna energija zmanjša. Podoben proces opazimo pri kemijski reakciji: ko se pojavi, se njena prosta energija premakne na nižjo raven. V teh primerih je analogija popolna, saj ni spremembe entropije. Toda pri kemijskih reakcijah je treba upoštevati spremembo entropije in možnost reakcije ne pomeni, da bo potekala spontano. Termodinamika pojasnjuje: do reakcije bo prišlo le, če se energija snovi zmanjša in entropija poveča. Entropija se poveča, ker je razporeditev atomov v majhni molekuli manj urejena kot v veliki.

Toda realni procesi in stanja so največkrat neravnovesni, sistemi pa odprti. Takšni procesi so obravnavani v neravnovesna termodinamika.

Kemijski procesi so osnova kemijske tehnologije, ki je veda o najbolj ekonomičnih metodah in sredstvih množične kemične predelave naravnih in kmetijskih surovin v izdelke za široko porabo in izdelke, ki se uporabljajo v drugih sektorjih materialne proizvodnje.

Vse, kar je povezano s porabo materialnih sredstev v nacionalno gospodarstvo, je tri četrtine odvisno od uporabe kemijskega znanja in uporabe kemijske tehnologije, »kemičnih veščin«. Poleg tega sodobna kemijska tehnologija z uporabo dosežkov drugih naravoslovje- uporabna mehanika, znanost o materialih in kibernetika, proučuje in razvija nabor fizikalnih in kemijskih procesov, strojev in naprav, optimalne načine za izvajanje teh procesov in njihovo upravljanje v številnih panogah1 o proizvodnji različnih snovi, izdelkov, materialov in izdelkov. Kemijska tehnologija je znanstveno podlago petrokemična, koksna, celulozna in papirna, prehrambena, mikrobiološka industrija gradbeni materiali, črna in barvna metalurgija ter druge industrije.

V zadnjih desetletjih kemična tehnološki procesi Uporabljajo se v skoraj vseh vejah industrijske proizvodnje.

Kemijsko-tehnološki proces(XTII) lahko razdelimo na tri med seboj povezane stopnje:

Dovod reaktantov v reakcijsko cono;

Pravzaprav kemične reakcije;

Odstranitev nastalih produktov iz reakcijskega območja.

Dobava reaktantov se lahko izvede z absorpcijo, adsorpcijo ali desorpcijo plinov, kondenzacijo hlapov, taljenjem trdnih komponent ali njihovim raztapljanjem v tekočini, izhlapevanjem tekočin ali sublimacijo trdne snovi(glej pododstavka 4.2.3, 4.2.4).

Kemijske reakcije kot druga stopnja CTP običajno poteka v več zaporednih ali vzporednih stopnjah, ki vodijo do proizvodnje glavnega proizvoda, pa tudi številnih stranskih produktov (odpadkov), ki nastanejo med interakcijo nečistoč z glavnimi izhodnimi snovmi. Pri analizi proizvodnih procesov pogosto ne upoštevamo vseh reakcij, temveč le tiste, ki odločilno vplivajo na kakovost in količino dobljenih ciljnih izdelkov.

Odstranitev nastalih produktov iz reakcijskega območja se lahko izvede podobno kot dobava, vključno z difuzijo, konvekcijo in prehodom snovi iz ene faze (plin, trdna snov, tekočina) v drugo. V tem primeru je skupna hitrost tehnološkega procesa določena s hitrostjo ene od treh komponent osnovnih procesov, ki poteka počasneje od ostalih.

Ločimo naslednje vrste kemijsko-tehnoloških procesov:

Homogena in heterogena (lahko eksotermna in endotermna, reverzibilna in ireverzibilna);

elektrokemija;

Katalitično.

Homogenaprocesov imenujemo tiste, pri katerih so vse reagirajoče snovi v eni fazi: plin (g), trdna snov (s), tekočina (l). Pri teh procesih reakcija običajno poteka hitreje kot pri heterogenih. V splošnem je mehanizem celotnega tehnološkega procesa v homogenih sistemih enostavnejši, prav tako pa tudi vodenje procesa. Zaradi tega v praksi pogosto stremijo k izvajanju homogenih procesov, t.j. prenos reagirajočih komponent v katero koli fazo.

IN heterogeni procesi sodelujejo snovi, ki so v različnih stanjih (fazah), t.j. v dveh ali treh fazah. Primeri dvofaznih sistemov so lahko: g - (nemešljiv); g - t; zh - t; t - t (različne vrste). IN proizvodna praksa najpogostejši sistemi so g - g, g - t, g - t. Pogosto se procesi pojavljajo v kompleksnih heterogenih sistemih (g - g - t, g - t - t, g - t - t).

Heterogeni procesi vključujejo zgorevanje (oksidacijo) trdnih snovi in ​​tekočin, raztapljanje kovin v kislinah in alkalijah itd.

Vsi kemični procesi potekajo bodisi s sproščanjem ali absorpcijo toplote: prvi se imenujejo eksotermno, drugič - endotermna. Dodeljena količina

mojo ali pri tem absorbirano toploto imenujemo toplotni učinek procesa (toplota procesa).

Teoretično so vse kemične reakcije, ki se izvajajo v CTP, reverzibilne. Odvisno od pogojev lahko tečejo v smeri naprej in nazaj. V mnogih primerih se ravnotežje v reakcijah popolnoma premakne proti reakcijskim produktom in obratna reakcija praviloma ne pride. Zaradi tega se tehnološki procesi delijo na reverzibilen in nepovraten. Slednje tečejo le v eno smer.

Elektrokemijski procesi spadajo v znanost, kot je elektrokemija, ki preučuje in proučuje procese transformacije kemična energija na električno in obratno. Ker je električni tok gibanje električnih nabojev, zlasti elektronov, se elektrokemija osredotoča na reakcije, pri katerih se elektroni premikajo iz ene snovi v drugo. Takšne reakcije v kemiji imenujemo redoks reakcije.

Primeri izvedbe prehod kemične energije v električno galvanski členi, zasnovani za enkratno električno razelektritev: služijo lahko neprekinjeno ali občasno. Ko so izpuščeni, postanejo neučinkoviti. Raznolikost galvanske celice baterije za ponovno polnjenje, npr. svinčena baterija. Za razliko od galvanskih členov je mogoče delovanje baterije po izpraznitvi obnoviti tako, da skozenj spustimo enosmerni tok iz zunanjega vira.

Procesi prehod električna energija na kemično imenujemo elektroliza. Po ionski teoriji elektrolize je prehod konstante električni tok skozi elektrolit se izvaja z uporabo ionov. Na elektrodah, ki dovajajo električni tok, se elektroni prenašajo na ali iz ionov. V tem primeru se v električnem polju pozitivno nabiti ioni (kationi) premikajo proti katodi, negativno nabiti (anioni) pa proti anodi. Na katodi pride do redukcije, na anodi pa do oksidacije ionov ali molekul, ki tvorijo elektron.

Elektroliza je našla široko uporabo v naslednjih glavnih industrijskih procesih: pridobivanje kovin (aluminij, cink, delno baker); čiščenje (rafiniranje) kovin (baker, cink itd.); galvanizacija; eloksiranje (oksidiranje) površin.

Na katodi se izvaja galvanizacija (elektrodepozicija). V tem primeru je katoda potopljena

elektrolit, ki vsebuje ione elektrodeponirane kovine. Kot anoda se uporablja elektroda iz kovine, s katero se nanaša prevleka.

Metoda elektrodepozicije vključuje galvanizacijo - nanašanje prevleke debeline 5-50 mm in galvanoplastiko - ustvarjanje razmeroma debelih, a zlahka odlušljivih plasti.

Galvanizacija se uporablja za zaščito izdelkov pred korozijo, povečanje njihove odpornosti proti obrabi, za odboj svetlobe, električno prevodnost, toplotno odpornost, proti trenju in druge lastnosti ter za dekorativno obdelavo.

Galvanizacija omogoča pridobivanje kopij, ki reproducirajo najmanjše podrobnosti vzorca ali površinskega reliefa.

Anodizacija ali anodna oksidacija je tvorba plasti njegovega oksida na površini kovine med elektrolizo. Temu postopku so običajno podvržene zlitine na osnovi lahkih kovin. Nastale oksidne plasti so lahko tanke ali pregradne (manj kot 1 mikrona) in debele - fazne ali podobne emajlu (desetine in stotine mikronov). Strukture in kemična sestava oksidi so odvisni od narave kovine, elektrolita in procesnih pogojev. V tem primeru je na isti kovini mogoče dobiti fazne okside z različnimi strukturami, torej z različnimi lastnostmi (trdota, barva, električna prevodnost itd.). Tanke plasti se uporabljajo predvsem v radijski elektroniki. Fazni sloji ščitijo kovino pred korozijo, zagotavljajo odpornost izdelkov proti obrabi in tvorijo prozorne ali barvne dekorativne premaze.

Katalitski procesi imenovane kataliza, se izvajajo za spreminjanje hitrosti kemičnih reakcij.

Ločimo pozitivno in negativno katalizo, odvisno od tega, ali katalizator reakcijo pospeši ali upočasni. Običajno izraz "kataliza* definiramo kot pospeševanje reakcije, medtem ko imenujemo snovi, ki jo upočasnijo zaviralci.

Pomembne sestavine industrijskih katalizatorjev so promotorji- snovi, katerih dodatek katalizatorju v majhnih količinah (običajno v delcih odstotka) poveča njegovo aktivnost, selektivnost ali stabilnost.

Snovi, katerih delovanje na katalizator povzroči zmanjšanje njegove aktivnosti ali popolno prenehanje katalitičnega delovanja, imenujemo katalitični strupi.

V industriji se kot katalizatorji najpogosteje uporabljajo platina, železo, nikelj, kobalt in njihovi oksidi, vanadijev (V) oksid, alumosilikati, nekatere mineralne kisline.

veliko in soli; katalizatorji se uporabljajo v redoks in kislinsko-bazičnih reakcijah.

Katalitske procese, ki jih povzroča prenos elektronov, uvrščamo med redoks katalizo. Uporablja se pri proizvodnji amoniaka, dušikova kislina, žveplovo kislino itd.

Kislinsko-bazična kataliza vključuje katalitično krekiranje, hidratacijo, dehidracijo, številne reakcije izomerizacije in kondenzacijo organskih snovi.

V industriji obstaja tudi tako imenovana multifunkcionalna kataliza, pri kateri sta združeni dve najpomembnejši zgoraj obravnavani vrsti katalize.