|
Suyuqlanma va eritma elektrolizi. Sanoatda elektroliz jarayonlari. Faradey qonunlari Reja
|
| bet | 2/6 | | Sana | 11.06.2024 | | Hajmi | 154,35 Kb. | | #262590 |
Bog'liq Suyuqlanma va eritma elektrolizi. Sanoatda elektroliz jarayonlari. Faradey qonunlariFaradeyning I qonuni. Elektroliz vaqtida elektrodda ajralib chiqadigan moddaning massasi eritmadan o‘tgan elektr miqdoriga to‘g‘ri proporsional bo‘ladi.
Faradeyning II qonuni. Agar bir necha ketma-ket ulangan elektrolit eritmalari orqali bir xil miqdorda elektr toki o‘tkazilsa elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning massalari o‘sha moddalarning kimyoviy ekvivalentlariga proporsional bo‘ladi.
Elektroliz vaqtida elektrodlarda 1 ekvivalent modda ajralib chiqishi uchun elektrolit eritmasidan 96484,56 ≈ 96500 Kulon elektr miqdori o‘tishi kerak. Bu son Faradey soni (F) deyiladi.
Faradey qonunlaridan
yoki
ifoda kelib chiqadi.
Bunda, m - moddaning massasi (g), E - moddaning ekvivalent massasi (g/ekv); I - tok kuchi (A); Q - elektr miqdori (Kl); τ – vaqt (s); F - Faradey soni; F 96500 Kl. Agar vaqt soatlarda o‘lchansa, F = 26,8 A·soat.
Misol. CuCl2 eritmasidan tok kuchi 0,5 A ga teng bo‘lgan elektr toki 30 min davomida o‘tkazilganda katodda hosil bo‘ladigan modda massasini aniqlang.
Yechish: CuCl2 eritmasi elektroliz qilinganda katodda Cu2+ kationlari qaytariladi va anodda Cl- anionlari oksidlanadi. Katodda ajralib chiqqan Cu metallining massasini quyidagi formula asosida aniqlanadi:
ECu = 32,5 g/ekv; I = 0,5 A; τ = 30 min = 30·60 = 1800 sek; F = 96500:
Javob: elektroliz jarayonida katodda 0,3 g Cu metalli ajralib chiqadi.
Elektroliz metallurgiya, kimyo sanoati va boshqa sohalarda keng qo‘llaniladi. Metallarni ularning birikmalaridan ajratib olish, metall buyumlarni korroziyadan saqlashda, metall sirtiga korroziyabardosh metall qoplash kabi ishlarda elektrolizdan foydalaniladi.
Elektroliz (elektro... va...liz) - qizdirib suyuqlantirilgan elektrolit yoki uning suvdagi eritmasi orqali oʻzgarmas elektr toki oʻtganida elektrodlarda sodir boʻladigan oksidlanish qaytarilish jarayonlari. Elektrolizning mohiyati kimyoviy reaksiyani elektr energiyasi hisobiga amalga oshirishdan iborat. Elektr toki berilganda ionlarning elektron qabul qilish yoki elektron berish hodisasi birlamchi jarayonni tashkil qiladi. Bu jarayon natijasida koʻpincha Elektrolizning dastlabki mahsulotlari hosil boʻladi. Elektroliz mahsulotlari sof holda ajralib chiqishi yoki erituvchi bilan oʻzaro kimyoviy reaksiyaga kirishishi mumkin. Ikkinchi holda Elektrolizning ikkilamchi mahsulotlari hosil boʻladi. Qizdirib suyuklantirilgan elektrolitlar Elektroliz qilinganida faqat birlamchi mahsulotlar chiqadi. Elektrolitlarning suvdagi eritmalarida Elektroliz jarayoni ancha murakkab boradi, chunki koʻpincha ikkilamchi jarayonlar sodir boʻladi. Umuman Elektroliz jarayonining borishi va Elektroliz oxirida qanday mahsulotlar hosil boʻlishi birlamchi mahsulotlar, erituvchi tabiati, elektrodlarning qanday materialdan yasalgani, tra, elektrodlardagi tokning zichligi va h.k.ga bogʻliq. Katod, yaʼni doimiy tok manbaining manfiy qutbiga ulangan elektrod qaytaruvchilik rolini bajaradi, anod esa (yaʼni manbaning musbat qutbiga ulangan elektrod) oksidlovchi sifatida xizmat qiladi. Elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning massalari, tok kuchi va Elektroliz davom etadigan vaqt orasida matematik tenglamalar bilan ifodalanadigan bogʻlanishlar mavjud (qarang Faradey qonunlari).
Elektroliz jarayonining sanoatda ishlatilishi[tahrir | manbasini tahrirlash]
Elektroliz sanoatning turli sohalarida keng qoʻllanadi. Kimyo sanoatida xlor va ishqorlar olishda, xlorat, perxlorat, persulfat kislota, kaliy permanganat, sof holdagi vodorod, ftor va boshqalar qimmatli mahsulotlar hosil qilishda, rangli metallurgiyada metallarni rafinatsiyalasht E.dan foydalaniladi. Turli metallarning birikmalarini qizdirib suyuqlantirib, Elektroliz yordamida oʻsha metallar ajratib olinadi. Mashinasozlik, radiotexnika, elektronika, poligrafiya sanoatlarida turli buyumlar sirtini metallar bilan qoplashda va boshqalarda Elektroliz qoʻllanadi.
Elektrolitlar eritmasining elektrolizi
Suyuqlanmalarnign elektroliziga nisbatan eritmalarning elektrolizi murakkab jarayon. Bunga sabab suv malekulasining ishtirok etishi hamda elektrod
materialiga, ionlar tabiatiga, elektroliz sharoitiga (temperaturaga, eritma konsentratsiyasi, pH – muhitga, to‘k kuchi) ga bog‘liq bo‘ladi. Bular orasida anod materialining qanday materialdan tayyorlanganiga bog‘liq bo‘ladi. Ajralib chiqadigan moddalrni aniqlashda quyidagi qoidalarga amal qilinadi. Katoddagi jarayonlar /metallning kuchlanishlar qatoriga bog‘liq.
- Birinchi navbatda kuchlanishlar qatoridagi H2 dan o‘ngda joylahsgan kam
aktiv metallar kationlari qatnashadi. Me n+ + ne - → Me 0
- O‘rtacha aktivlikdagi metallarning kationlari, kuchlanishlar qatorida Al va
H2 oralig‘ida turadiganlar suv malekulasi bilan birgalikda qaytariladilar va katodda
bir vaqtning o‘zida ham metall ham vodorod chiqadi.
1. Men+ + ne - → Me0
2. 2H2O + 2e → H+ +2OH -
- Aktiv metallarning kationlari Li dan Al gacha (Al ham kiradi) suvli eritmalarining elektrolizida metall kationlari qaytarilmay uning o‘rniga H2O malekulalari qaytariladi.
2H2O + 2e → H+ +2OH-
- Kislotalarning eritmalari elektrolizida katodda H+ ionlari qaytariladi.
2H2O + 2e → H+ +2OH-
H atomlari tezlik bilan birlashib H2 hosil qiladi.
- Agar eritmada har xil kation bo‘lsa, ularning E qiymati kamayishi tartibida qaytariladi. Dastlab kam aktiv metallarning kationlari qaytariladi. Keyin o‘rtacha aktivlikdagi metallarning kationlari suv malekulalari bilan birgalikda qaytariladi. Eng ohiri suv malekulalari qaytariladi (kislotali muhitda H+).
|
| |
