ELEKTROLIZ
Qizdirib suyuqlantirilgan elektrolit yoki uning suvdagi eritmasi orqali elektr toki o`tganda sodir bo`ladigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni elektroliz deb ataladi.
Ma`lumki, har qanday elektrolit eritmasi kation va anionlardan tashkil topgan bo`ladi. Kation va anionlar eritmada tartibsiz harakatda bo`ladi. Agar ana shunday eritmaga musbat va manfiy elektrodlar (anod va katod) tushirilsa eritmadagi ionlar harakati ma`lum tartibga kiradi: anionlar anodga, kationlar katodga tomon harakat qiladi. Kationlar katodga borib, undan elektron oladi, anionlar esa aksincha ortiqcha elektronlarni anodga beradi; katodda qaytarilish, anodda oksidlanish jarayo-ni sodir bo`ladi. Natijada, elektroliz mahsulotlari erkin hodtsa ajralib chiqadi yoki o`zaro (yoki erituvchi bilan) kimyoviy reaktsiyaga kirishadi; Ko`pincha, tuz, kislota va ishqorlar elektroliz qilinganda, o`sha moddalar tarkibiga kirgan elementlar ajralib chiqmasdan, katodda vodorod va anodda kislorod ajralib chiqadi. Masalan, K2SO4, KNO3, KOH, H2SO4 kabi moddalarning eritmalari elektroliz qilinganda vodorod va kislorod ajralib chiqadi. Buning sababi shundaki, eritmada elektrolit ionlari bilan birga suv ionlari (H+ va OH) ham bo`lib, vodorod ionlari katodga, gidroksid ionlari esa anodga tomon harakat qiladi. Shunday qilib, katodga ikki ion: metall ioni va vodorod ioni kelib neytrallanishi mumkin. Bulardan qaysi birining avval neytrallanishi ularning standart potentsialiga, kontsentratsiyasiga va ba`zan elektrod qanday moddadan iboratligiga bog`liq bo`ladi. Umuman, metall o`z elektronlarini qancha oson bersa, uning ionlari shuncha qiyin neytrallanadi. Shu sababdan, metallarning kuchlanishlar qatorida vodoroddan chapda turgan K, Na, Sa, Mg va Al metallarining birikmalari elektroliz qilinganda katodda gaz holatidagi vodorod ajralib chiqadi;
2H++2e → 2 H→ H2
chunki bu metallarning standart elektrod potentsiallari bilan vodorodning potentsiali orasida katta farq bor. Vodorod ajralib chiqqan sari eritmadaga suvning yangi molekulalari dissotsilanaveradi, buning natijasida katod yaqinida gidroksid ionlari tuplanib, eritma ishqoriy reaksiyaga ega bo`ladi. Shu sababli osh tuzi eritmasi elektroliz tushganda katod yaqinida NaOH hosil bo`ladi. Natriyga nisbatan inert bo`lgan elektrodlarda (masalan, platinada) avval natriyning zaryadsizlanishi mumkin emas. Lekin katod natriyga nisbatan indifferent bo`lmasa, katodda natriy ajralib chiqa oladi; masalan, osh tuzi eritmasini elektroliz qilishda katod sifatida simob elektrod ishlatilsa, katodda natriy amalgamasi hosil bo`ladi.
Metallarning kuchlanishlar qatorida rux bilan vodorod orasidagi metallar birikmalarining elektrolizi juda ajoyib boradi. Masalan, rux xlorid eritmasi elektroliz qilinganda, nazariy jihatdan olganda, rux-ajralib chiqmasligi lozim edi, chunki ruxning standart potentsiali E°——0,76 V. Vaholanki, katodda rux ajralib chiqadi. Buning sababi shundaki, rux elektrodida vodorod ajralib chiqishi qiyinlashadi.
Temir, nikel birikmalarining elektrolizida ham shu hodisa yuz beradi. Bularda o`ta kuchlanish hodisasi katta rol o`ynaydi.
Ma`lumki, manfiy ionlar, shu jumladan, gidroksid ionlari ham, anodga tomon harakat qiladi. Agar manfiy ion tarkibida kislorod bo`lsa (masalan, NO3, SO3, CO3 va hokazo), elektroliz vaqtida anodda gazsimon kislorod ajralib chiqadi. Buning sababi gidroksid ionlarining zaryadsizlanishidir:
4OH-4e→ 2H2O+O2
Gidroksid ionlari parchalangan sari suvning yangi molekulalari dissotsilanaveradi: natijada anod yaqinida vodorod ionlarining kontsentratsiyasi ortib ketadi.
Kation va anionlarning elektrodlarda qaytarilishi (katodda) va oksidlanishi (anodda) ma`lum tartibga ega. Ba`zi kation va anionlarning elektrokimyoviy qatori quyidagi tartibga ega bo`lgan jarayonlar, odatda anod metallardan yasalgan hodda kuzatiladi va bu jarayon katodda bo`ladigan reaksiyaning teskarisidir.
Katodda sodir bo`ladigan reaktsiyalarda kationning suv molekulalari bilan gidratlanish energiyasi hisobga olinishi kerak, masalan, natriy kaltsiydan elektrokimyoviy qatorda pastroqda joylashgan bo`lsa ham, natriy suv bilan kalsiyga nisbatan aktivroq ta`sirlashadi. Buning sababi sifatida kaltsiy birshshalari suvda natriynikiga nisbatan kamroq erishi ham bo`lishi mumkin, shu tufayli metallarni suv bilan ta`sirlashish tezligi hosil bo`lgan moddalarning erish tezliga bilan ham bog`liq bo`lishi kerak.
Alyuminiyning elektrokimyoviy qatordagi aktivligi tajribada kuzatiladigan xususiyatidan kattaroq bo`lishi kerak, chunki uning yuza qabatidagi oksid parda metallning aktivligidan kichik, arap shu parda bo`lmaganda edi, amalda bu metall aktivroq bo`lar edi. Bu vaziyatni quyidagi tajribada kuzatish mumkin: alyuminiy parchasining yuzasini qoplagan oksid pardadan simob (II)-nitrat erit-masi bilan ho`llab nam havoda qisqa vaqtga qoldirilsa, parcha yuzasida metallning suv bug`i bilan reaktsiyasi natijasida Al(OH)3 po`rsildoq pardasini emas, parchalarini kuzatish mumkin. Yuza qatlami oksid pardadan tozalanmagan alyuminiy buyumlarning shunday sharoitda juda ham turg`un bo`lishiga hech kim shubhalanmaydi.
Katod vazifasini bajaradigan metall tabiati yuqorida keltirilgan qatorga ta`sir qilishi mumkin. Agar katod sifatida simob olinsa, unda vodorod ionining zaryadsizlanishi katod sifatida platina yoki grafit bo`lgan hollarga nisbatan qiyinroq sodir bo`ladi. Natriy ioni simob katodda vodorod ioniga nisbatan osonroq zaryadsizlanadi, chunki jarayonda hosil bo`ladigan natriy metali simobda erib amalgama hosil qiladi. Vodorod molekulasi bunday xossaga ega emas. Shu sababli simob elektrod yordamida sanoatda natriy ishqorini uning xloriddan elektroliz qilib olish ancha qulay usul hisoblanadi.
Tarkibida kislorod bo`lmagan anionlar (masalan, Cl-, Br-, S-2) elektroliz jarayonida o`z zaryadini yo`qotib, erkin holda (xlor, brom, oltingugurt holida) ajralib chiqadi. Ba`zan elektroliz juda murakkab boradi. Masalan, sulfat kislotaning kontsentrlangan eritmalari elektroliz qilinganda, anodda kislorod ajralib chiqmasdan, balki murakkab tarkibli persulfat kislota H2S2O8 hosil bo`ladi:
Elektroliz jarayonida birlamchi va ikkilamchi holatlar boradi. Elektr toki ta`sirida ionlarning elektron biriktirib olish yoki elektron berish hodisasi birlamchi jarayondir. Lekin ko`pincha, birlamchi jarayon natijasida hosil bo`lgan neytral zarrachalar ikkilamchi jarayonga, ya`ni kimyoviy jarayonga uchraydi. Masalan, HCl eritmasining elektrolizida quyidagi birlamchi va ikkilamchi jarayonlar sodir bo`ladi:
|
