Эквивалент за ы

Электролиз
Электролиз

Ж?мысты? жоспары

Кіріспе.

1. ?ыс?аша аны?тама ж?не ашылу тарихы.

2. Электролиз теориясы.

3. Электролиз негізінде жат?аг Фарадей за?дары.

4. Электролиз процессіне ?сер ететін факторлар.

5. Электродты потенциал ??былысы.

6. Электролитті процестерді талдау.

7. Хлор мен натрий мысалында?ы техникалы? электролиз.

8. Электролизді? ?ндірісте ?олданылуы.

?орытынды.

Кіріспе.

Электролиз процессіні? анализі ж?ргізілу ?шін ?ажетті негізгі тапсырмалар келесі ?діспен аны?тал?ан болатын.

Электролиттік процестерді т?сіну ?шін, е? алдымен теориялы? б?ліммен танысу керек(ашылу тарихы, Фарадей за?ы). Келесі кезе?де ?рт?рлі факторларды? электролитті? н?тижелі ?німдерінне ?сері ?арастырылады (санды ж?не сапалы ??рамы).

Шы?ынды электролитті? сапалы ??рамыны? электролиз ?нім ??рамына экспериментальдік жолмен аны?талу т?сілдеріне то?талайы?.

Сондай-а? электролизді? т?рлі салаларда, оны? ішінде ?ндірісте ?олданылуын ?арастырамыз.

1. ?ыс?аша аны?тама ж?не ашылу тарихы.

Электрохимия ?ылым ретінде ХVIII ж?не XIX ?асырларда шет елдерде ?алыптасты. Тек сол кезде шешімі электрохимия теориясын жа?а д?режеге к?терген болатын проблемалар туындады. 1799ж итальян физигі А.Вольтті? «вольттік ба?анасыны?»- адамзат тарихында?ы бірінші то? к?зіні? пайда болуы ж?не итальян физиологы Л.Гальваниді? т?жірибелері электрохимияны? ?ылым ретінде дамуына бастап?ы т?рткі болды.

Электрохимия жа?а дамып жат?ан ?ылым. Тек екі ?асыр б?рын электр тогыны? т?здарды? сулы ерітінділері ар?ылы ?ткен кезде жа?а заттар пайда болатын химиялы? алмасулар ж?ретіні аны?талды.

Тек ?ткен ?асырды? басында ?ана заттарды? ерітінділері мен бал?ымаларында болатын электрохимиялы? процестерді зерттеуді? ?ылымды? ба?ыты- электрохимия пайда болды.

Электролизді? ?ндірістік ?олданылуы ХІХ ?асырды? 70 жылдарында т?ра?та электр токты ?уатты генераторларды? пайда болуынан кейін ?ана м?мкін болды.

Электрохимияны 70-ші жылдарды? со?ында ?ана екі б?лімге б?ле бастады: ионика ж?не электродика. Ионика- электр ?рісіні? ?серінен зарядтал?ан б?лшектерді? ж?рісін ж?не электр?ткізгіштік ??былысын зерттейтін б?лім, ал электродика электрод ерітінді (бал?ыма) шегі ар?ылы ?тетін электр тогыны? электродтар бетінде ж?ретін ??былыстарды зерттейді.

Егер энциклопедиялы? с?здікке к?з салатын болса?, келесі аны?тама?а тірелеміз:



« Электролиз ( грек тіліндегі electro ж?не lysis- б?ліну, ыдырау)- электрохимиялы? тоты?у- тоты?сыздану процестеріні? электрлік тогы ?ткен кездегі электролитке салын?ан электродтар?а ?сері.» электролиз электрохимияда?ы е? ма?ызды ба?ыт болып табылатыны ескеру ?ажет, ол ?з кезе?інде электрохимия облысында ма?ызды жа?алы?тарды? ашылуына негіз болды.

Электролиттік деп заттар?а электр тогыны? ?серінен болатын химиялы? айналымдарды айтамыз.

Электролиз процессі барлы? жа?дайларда бірдей емес, ол бір?атар факторлар?а т?уелді болады- электролитті? таби?атына, электролиттік ваннаны? типіне, электролиздік процестер ?здеріні? оптимизациясына.

Техникалы? ж?не ?олданбалы электролизді ажыратады, ал ал электролиттік процестерді келесі т?рде жіктейді:

1. металдарды? бал?ымаларыны? алынуы.

2. гальваникалы? ?абаттарды? алынуы

3. бейорганикалы? заттарды? алынуы (хлор, сутегі, оттегі, сілтілер ж?не т.б.)

4. органикалы? заттарды? алынуы

5. металдарды? тазартылуы (?ола, к?міс)

6. металдарды? алынуы (магнии, цинк, литий, натрий, калий, алюминий,

т.б.)

7. металдар беттеріні? ??делуі.

8. электорофорез к?мегімен пленкаларды? жабылуы.

9. электродиализ ж?не суды? т?зсыздандыруы.

Электролизді? ма?сатты ?олданылуы мынада жатады: оны? к?мегімен таза элементті? массалы? ?лесі ж?з процентке ?мтылатын металдарды алу?а болады. Ал натрий, никель, таза сутегі ж?не бас?алар тек осы метод ар?ылы алынады.

Сондай-а? медь мен алюминийді к?п жа?дайда осы ?діс ар?ылы алады.

Электролиз зергерлік б?йымдар?а алтын немесе к?міс пленкасымен жабу ?шін ?олданылады. Осындай ?діспен б?л металдарды коррозиядан ?ор?айды.

Б?гінгі та?да электрохимиялы? процестерді? зерттелуі, олар?а ?сер ететін факторларды аны?тау, электролиз процессіні? ?ндірістік шараларда ?олдануды? жа?а т?рлеріні? аны?талуы ж?ргізіліп ж?р. К?птеген факторлар ?лі де т?сінікіз.

Е? басты тапсырма болып, электролиз ?дісін одан ?рі дамыту, ?німділік пайдалы,ал электроэнергия шы?ындары минимальды болуы. Сонымен ?атар электролиз ?німіні? саны мен сапасына ?сер ететін т?рлі факторларды ескеру ?ажет(электродтарды? материалы, ток ты?ызды?ы, ток к?ші, электролит температурасы, т.б.).

Электролиз теориясы.

Электролиз т?ра?ты токты? ж?ргізу энергиясы ж?не электродтарда?ы химиялы? айналымдардан б?лінетін энергия ар?асында ж?реді. Сонды?тан, электролиз тек электр тогы ж?ретін орталарда ?те алады.

Электр тогыны? ?ткізгіштеріне назар аударайы?.

Электролит деп, ерітіндісі ар?ылы ?тетін токты? н?тижесінде ж?ретін химиялы? процесті айтамыз.

Электр тогыны? ?ткізгіштеріне мыналар жатады: т?здарды?, ?ыш?ылдарды?, негіздерді? сулы ерітінділері. Электр тогын ?ткізетін заттар мен ерітінділер электролит деген ат?а ие болды.

Сонымен ?ыш?ылдар, негіздер ж?не т?здар электролит болып табылады.

Токты? нашар ?ткізгіштері болып дистильднеген су, ?антты?, спиртті?, глицеринні? сулы ерітінділері, сонымен ?атар, ?алыпты осмотикалы? ?ысымды ерітінділер, соны? ішінде, ?ыш?ылдар, т?здар мен негіздерді? бас?а с?йы?тарда?ы ерітінділері жатады. ??р?а? т?здар ж?не сусыз ?ыш?ылдар мен негіздер (?атты т?рде) ток ?ткізбейді.

Электролиз кезіндегі энергия ма?сатты ?німдерді? ?алыптасуы процессі ж?йесіні? гиббстік энергиясын арттру?а ж?мсалады ж?не электролизер ж?не электр ж?йені? бас?а аудандарында?ы кедергі н?тижесінде болатын біртіндеп жылу ретінде ыдырайды.



Электролиз н?тижесінде катодта жа?а ?німдерді? пайда болуымен электролит молекулалары мен иондарыны? тоты?уы ж?реді. Катиондар электрондарды ?абылдап, тоты?сыздануды? т?мен д?режелі иондар?а немесе атомдар?а айналады.

Электролиз н?тижесінде анодта анод материалына жататын немесе электролитте болатын иондар немесе молекулаларды? тоты?сыздануы ж?реді (анод ыдырайды немесе тоты?сызданады).

Сол ?діспен, электролиздерді? бастап?ы ?німдері ?ыш?ылдар, негіздер ж?не т?здарды? алмасу реакциясы кезіндегі б?лшектері болып табылады, олар ?згермейді, бір заттан екіншісіне ауысады.

Электродтан б?лінетін ?німдерді зерттей отырып, ?ыш?ылдар, негіздер ж?не т?здарды? электролизі кезінде катодта ?р?ашан металл мен сутегі, ал анодта ?ыш?ыл ?алды?тары мен кейін ?згерістерге ?шырайтын гидроксильді топтар б?лінетіні аны?талды.

Электролиз кезіндегі процестерді д?лірек ?арастырайы?.

Бізге бірінші жа?ты ?ткізгіштер белгілі, оларда электр электрондар ар?ылы тасымалданады, ал екінші жа?ты ?ткізгіштерде электр иондар ар?ылы тасымалданады.

Электрондар иондармен бірінші жа?ты ?ткізгіштер екінші жа?ты ?ткізгіштермен шектесетін электр тізбегі бар жерлерде ?зара ?серлеседі. Сол ар?ылы электрохимиялы? процестер ж?реді.

Б?л ж?йе энергияны? химиялы? к?зі деп аталады, егер б?л процесстер ?зімен ж?ретін болса.

Егер оларды? ж?руі электр энергиясыны? ?осылуымен шартталатын болса, онда электролиз ж?реді.

Электролиз кезінде электродтарда ж?ретін электрохимиялы? процестер е? алдымен электрохимиялы? ж?йелерге с?йкес болатын электродты? потенциалдар ?атынасына т?уелді болады.

Бірнеше м?мкін болатын процестерден минимальды энергия шы?ыны болатыны ж?реді.

Б?л катодта е? к?п электродты потенциалы болатын электрохимиялы? ж?йелерді? тоты?сыздан?ан формаларыны? тоты?тануы ж?реді, ал анодта е? аз электродты потенциалы болатын ж?йелерді? тоты?тан?ан формалары тоты?сызданады.

Енді магний хлориді бал?ымасы мысалында электролиз процессін ?арастырайы?.

Егер MgCl2 бал?ымасы ар?ылы ток ?ткізетін болса?, магний катиондары теріс ішкі тізбек ар?ылы келетін электрондармен ?зара ?сер ететін

электродтар?а ?арай тартылады.

Mg2++2e-=Mg

Ал хлор аниондары электр тогыны? ?серінен о? электрод?а ?арай тартыла бастайды, арты? электрондарды бере отырып ж?не тоты?сызданады.

Сонымен хлор иондарыны? тоты?сыздануы- электрохимиялы? кезе? бастап?ы процесс болып келеді.

2Cl-=2Cl+2e-

Келесі процесс – хлор атомдарыны? молекулаларына ?зара байлануы ж?реді.

2Cl=Cl2

Енді бал?ыманы? электролиз кезіндегі тоты?у-тоты?сыздану реакциясыны? электродта ж?ретін процестер те?діктерін ?оса ал?анда

жалпы те?деуін аламыз.

Mg2++2Cl-1=Mg+Cl2

Электролит иондарынынан бас?а кез келген сулы ерітіндіде суды? диссоциация ?німдері болатын иондар болады – Н+ ж?не OH-. Суды? молекулалары да берілген шартарда электрохимиялы? тоты?у-тоты?сыздану?а ?шырайды.

Электролит катиондары сутегі катиондары сия?ты катодта разрядталады. Ж?не аналогия бойынша, анодта электролит аниондарыны? ж?не гидроксид иондарыны? разрядтары ж?реді.

Сулы ерітінділерді? электролизі кезінде катодты процестерді ?арастыра отырып сутегі иондарыны? тоты?у процессіндегі потенциал м?лшерін ескеру ?ажет. Б?л потенциал сутегі иондарыны? концентрациясына т?уелді болады ж?не бейтарап ерітінділер жа?дайында (рН=7) мына м?нге ие болады: ?=?0?059•7= ?0?41B.



Бейтарап ерітіндіде катодтан металды? электролиті кезінде ж?не ?0?41B ке ?ара?анда?ы электродты потенциалы о? болатын металл б?лінеді.

Ал электролит жа?дайында, потенциалы ?0?41Bке ?ара?анда теріс потенциал болатын металдар тоты?танбайды, сутегіні? б?лінуі ж?реді.

Ал егер металл потенциалы ?0?41B к?рсеткішіне жа?ын болса (орта ?атарды? металдары – Zn, Cr, Fe, Ni), электролиз шарттарына ж?не ерітінді концентрациясына байланысты металды? тоты?уымен ?атар сутегіні? б?лінуі м?мкін; металл мен сутегіні? бір?атар б?лінуі к?п кездеседі.

Сутегіні? ?ыш?ыл ерітінділерінен электрохимиялы? б?лінуі сутегі иондарыны? разрядталыну н?тижесінде пайда болады. Бейтарап немесе сілітілі орталар жа?дайында ол суды? электрохимиялы? тоты?уыны? н?тижесі болып келеді:

2H2O+2e-=H2+2OH-

Сонымен, сулы ерітінділерді? электролизі кезінде катодты процестерді? мінезі е? алдымен кернеу ?атарында?ы с?йкес металды? орналасуымен аны?талады. к?п жа?дайда ерітіндіні? рН ,металл иондарыны? концентрациясы ж?не электролизді? бас?а шарттары ма?ызды болады. Анодты процестерді ?арастыр?ан кезде анодты? материалы электролиз кезінде тоты?у м?мкіншілігін ескеру ?ажет. Осы?ан байланысты инерттік анодпен электролиз ж?не активті анодпен электролиз деп ажыратады. Активті анод деп, материалы электролиз кезінде тоты?а алатын анодты айтады. Инертті анод материалы негізінде к?бінесе к?мір графитін немесе платинаны ?олданады. Инертті анодта сілтілерді? сулы ерітінділерінде, ??рамында оттегі болатын ?ыш?ылдар ж?не оны? т?здары, сонымен ?атар, фторлысутекті ?ыш?ылдар ж?не фторидтерді? электролизі кезінде суды? оттегі б?лу ар?ылы электрохимиялы? тоты?сыздануы ж?реді.

Ерітіндіні? рН на байланысты б?л процесс ?рт?рлі ж?реді ж?не ?р т?рлі те?деулермен жазылуы м?мкін.

4OH-=O2+2H2O+4e-

Ал ?ыш?ыл немесе бейтарап ортада

2H2O=O2+4H++4e-

?арастырылып отыр?ан жа?дайларда суды? электрохимиялы? тоты?сыздануы энергетика жа?ынан е? пайдалы болып келеді. ??рамында оттегі болатын аниондар не тоты?а алмайды, не тоты?у процессі ?те жо?ары потенциалдарда ?теді. Мысалы, SO42 ионы тоты?сыздануыны? стандартты потенциалы

2SO42-=S2O82-+2e-

2,010В ке те?, су тоты?сыздануыны? стандартты потенциалын біршама арттырады. (1,228B).

F ионы тоты?сыздануыны? стандартты потенциалыодан ?лкен к?рсеткішке ие (2,87B).

Сулы ерітінділерді? оттексіз ?ыш?ылдары ж?не оларды? т?здарыны? анодта?ы электролизі кезінде аниондар разрядталады. К?бінесе, HI, HBr, HCl ерітінділері ж?не оларды? т?здарыны? электролизі кезінде анодта с?йкес галоген б?лінеді. HCl ж?не оны? т?здарыны? кезінде хлорды? б?лінуі ж?йелерді? орналасуын кері т?жырымдайды

2Cl-=2Cl+2e-(?=1?359B)

ж?не

2H2O=O2+4H++4e-(?=1?228B)

стандартты электродты потенциалдар ?атарында. Б?л аномалия аса ма?ызды екі электроды процесстерді? біреуіні? кернеуіні? тым жо?ары болып кетуіне байланысты- анодты? материалы оттегі б?ліну процессіне тежеулі ?сер етеді.

Ал активті анод жа?дайында б?секелесетін тот?сыздану процестерді? саны ?шке дейін ?седі: суды? оттегі б?лінуімен электрохимиялы? тоты?сыздануы, анионны? разрядталуы (я?ни оны? тоты?сыздануы) ж?не анод металыны? электрохимиялы? тоты?сыздануы (металды? анодты? еруі деп те атайды). Б?л м?мкін болатын процесстерден тек энергетикасы жа?ынан е? пайдалысы ?ана ж?реді. Егер анод металы стандартты? потенциалдар ?атарында бас?а екі электрохимиялы? ж?йелерден ертерек орналас?ан болса, металды? анодты? еруі бай?алады. Кері жа?дайда оттегіні? б?лінуі немесе анионны? разрядталуы ж?реді.

Сулы ерітінділерді? электролизіні? бірнеше типтік жа?дайларын ?арастырайы?.

CuCl2 ерітіндісіні? инердті анодпен электролизі. ?ола керну ?атарында сутектен кейін орналас?ан; сонды?тан катодта Cu2+ иондарыны? разрядталуы ж?не металды? ?оланы? б?лінуі ж?реді. Анодта хлорид-иондар разрядталады.

?ола хлориді (ІІ) ерітіндісіні? электролиздік с?лбасы.

CuCl2



Катод?Cu2+2Cl-?Анод

Cu2++2e-=Cu2Cl-=2Cl+2e-

2Cl=Cl2

K2SO4 ерітіндісіні? инертті анодпен электролизі. Калий кернеу ?атарында сутегіден біршама ерте орналас?анды?тан, катодта сутегіні? б?лінуі ж?не ОН- жиналуы болады. Анодта оттегіні? б?лінуі ж?не Н+ иондарыны? жиналуы ж?реді. Сонымен ?атар катодты ке?істікке К+иондары жиналады, ал анодтікіне- SO42 иондары. Сол ар?ылы ерітінді барлы? жа?ынан электрбейтарапты болып ?алады. Алайда катоды ке?істікте сілті жиналады, ал анодта-?ыш?ыл.

Калий сульфаты ерітіндісіні? электролизіні? с?лбасы:

2K2SO4

Катод?4K+2SO42-?Анод

4K+2SO42-

4H2O+4e-=4OH-+4H2H2O=4H++2O+4e-

KOH4H=2H22O=O2H2SO4

NiSO4 ерітіндісіні? никельді анодпен электролизі. Никельді? стандартты потенциалы (-0,250B) -0,41Bден кішкене арты?; сонды?тан NiSO4 бейтарап ерітіндісіні? электролизі кезінде катодта негізінен Ni2+ иондарыны? разрядтары ж?не металды? б?лінуі ж?реді. Анодта кері ба?ытта процесс ж?реді – металды? тоты?сыздпнуы, никельді? потенциалы суды? тоты?сыздану потенциалынан ?лде?айда аз. Сол ар?ылы, берілген жа?дайда электролиз анод металыны? еруі мен оны? катода б?лінуіне ?келіп со?ады.

Никель сульфаты ерітіндісіні? электролиз с?лбасы:

NiSO4

Катод?Ni2+SO42?Анод

SO42-

Ni2++2e-=Ni Ni=Ni2++2e-

Б?л процесс никельді? электрохимиялы? тазартылуы кезінде ?олданылады.

3.Электролиз негізінде жататын Фарадей за?дары.

Фарадейді? бірінші за?ы.

«Электр тогыны? электролит ерітіндісі ар?ылы ?ькендегі электродта б?лінетін зат массасы электр к?леміне тура пропорционалды болады».

?m=kэQ

М?нда?ы ?m-реакция?а т?скен затты? м?лшері; Q- электр м?лшері; kэ- электр м?лшеріні? бірлігіне ?анша зат ?сер еткенін к?рсететін пропорционалды? коэффициент.

k м?лшері электрохимиялы? эквивалент деп аталады.

k=M/(Naz|e|)

м?нда?ы z ион валенттілігі; М электродта б?лінген затты? молярлы? массасы; Na Авогадро т?ра?тысы, |e|=1,6•10-19 Кл.

Фарадейді? екінші за?ы.

Фарадейді? екінші за?ы бойынша, ?ткен электрді? берілген м?лшерінде реакция?а т?скен заттарды? массаларыны? ?атынасы оларды? химиялы? эквиваленттеріні? ?атынасына те?:

?m1A1=?m2A22=?m3A3=const

Элементті? химиялы? эквиваленті сутегіні? бір атомды? массасын немесе оттегіні? жарты атомды? массасын ?осатын немесе алмастыратын химиялы? ?осылыстарда 1 атом массасыны? C12болатын элемент б?лшегі массасы ?атынасына те?. «химиялы? эквивалент» т?сінігі

?осылыстар?а ?олданылады. Солай, ?ыш?ылды? химиялы? эквиваленті сан бойынша оны? молярлы? массасыны? негізіне б?лінуін айтамыз (сутегі иондарыны? саны), негізді? химиялы? эквиваленті-оны? молярлы? массасыны? ?ыш?ылды?ына б?лінуін (бейорганикалы? негіздерде- гидроксильді топтарды? санына), т?зды? химиялы? эквиваленті- оны? молярлы? массасыны? катиондар немесе аниондар зарядтарыны? ?осындысына ?атынасы болып табылады.

4. Электролиз процессіне ?сер ететін факторлар.

Электролиз эффектілігін келесі факторлар ?атарымен ба?а береді: ток к?ші, кернеу, ток ты?ызды?ы, ток к?зіні? П?Кі, ток шы?ыны, зат бойынша шы?ыны, электрэнергияны? П?Кі, алын?ан ?німні? бірлігіне кетірілген электр энергиясыны? шы?ыны.

Электролизердегі ток к?ші мен кернеулік оны? ?німділігін сипаттайды. Электролизер ар?ылы ?тетін ток к?ші не??рлым к?п болса, берілген электролизерді? эксплуотациясы кезінде соншалы?ты к?п ?нім алу?а болады. Жа?ында ?уатты электролизерлерді? жасалу тенденциялары бай?алуда. Олар онда?ан ж?не ж?здеген мы? Амперге санал?ан (хлор, алюминий ж?не т.б. ?німдері) электролизердегі кернеу бірнеше ??рамдастардан т?рады:

U=ea-ek+?ea+?ek+eэл.-eдиафр.+еконт.

М?нда?ы U- жарлы?та?ы жалпы кернеу; ea ж?не ek – анодты ж?не катодты реакцияларды? тепе те?дік потенциалдары; eэл. ж?не eдиафр – электролит ж?не диаграммада?ы кернеуді? кемуі; еконт.- байланыста?ы кернеуді? кемуі. ea-ek ?осындысы ыдыруды? кернеуі деп аталады. Б?л ?лшем электролизге кеткен заттарды? ішкі энергиясыны? ?згеруіне ?шырайтын электроэнергияны? м?лшерін к?рсетеді.

Электролиз кезінде поляризация ж?не осмикалы? кернеу балансыны? к?йі м?лшерінен жарлы?та?ы кернеулер кемуге тырысады. Ыдырау кернеуі ?сер етуші затты? таби?атына шарттал?ан, сонды?тан ?згере алмайды. ?ек мен ?еа м?ндері араластыру, электролит температурасын арттыру , электрод бетіні? к?йін ?згертуі ж?не бір?атар факторларды? ?серінен электродта ?тетін электрохимиялы? реакцияны? т?ріне байланысты ?згере алады.

R=?ls теідеуі ар?ылы берілген электролиттегі кернеуді? кемуін (м?нда?ы ?- электролитті? шекті тежеуі; Ом•см, l-электродтарды? арасында?ы ара?ашы?ты?,см (диаграмманы есептемегенде); S- электр тогы ?тетін электролитті? к?лдене? ?имасыны? ауданы, см2, ол электродтарды? жылжытылуы, ерітіндіге электр терістігі мол ?осылыстарды ?осу, температураны? арттыру ар?ылы кішірейтілуі м?мкін. Егер электролиз газ б?лінумен ?атар ж?рсе, жо?арыда к?рсетілген те?деу ?р?ашан кернеуді? электролитте кемуіне с?йкес болмайды. Оны? мазм?ны электродта?ы газ к?піршіктері электролитті? активті ?имасын S азайтады ж?не токты? бірінші электродтан екіншісіне дейінгі жолды ?зартады. Б?л ??былыс газдытолтырылу деп аталады, оны берілген моменттегі к?піршікті? алып жат?ан к?леміні? жалпы электролиттік жарлы?ты? к?леміне ?атынасын айту?а болады. Газдытолтырылуды? электролитті? электр?ткізгіштігіне ?серін келесі те?дік ар?ылы аны?тау?а болады:

???=1-1.78?+?2

м?нда?ы ? ж?не ?? электролитті? жалпы ж?не газдытолтырыл?ан электролитті? шекті кедергісі; ?- газдытолтырылу. ? – ді? м?лшері температураны? арттыруымен, сонымен ?атар жарлы?тан газдарды еркін жоятынын ?амтамасыз ететін арнайы электродтарды? ??рыл?ысы ар?ылы азайту?а болады.

Диафрагмада?ы кернеуді? кемуі диафрагманы? электролиздегі р?лі жайлы с?ра?ты шешу кезінде аны?талды. Байланыстарда?ы кернеулерді? т?мендеуі жайлы айтатын болса?, б?л м?лшер байланыстарды? дамы?анды?ынан, ?серлесуші беттерді? тазалы?ынан т?уелді. Электродты? байланыстарды? к?птеген шешімдері бар. Кернеуді? пайдалану ?сер коэффициенті депыдырау кернеуіні? жалпы кернеуге ?атынасын айтамыз:

hкерн= (ea-ek)U

ток ты?ызды?ы деп, электролит ар?ылы ?тетін токты? электрод бетіні? м?лшеріне ?атынасын айтамыз; Асм2 (дм2, м2). ?ндірісте токтарды? ?рт?рлі ты?ызды?тарымен ж?мыс істейді- бірнеше ж?з Асм2 тан (гальваностегия, гидроэлектрометаллургия, Хлор ?ндіріснде) бірнеше мы?да?ан Асм2 ке дейін. Ток ты?ызды?ыны? м?лшері электродты бетті? бірлігінен, я?ни электролизер ?німділігінен алынатын ?нім м?лшерін сипаттайды. Сонды?тан, ток ты?ызды?ыны? арттырылуы электролиз ?німіні? еш?андай шы?ынын келтірмейтін болса, ток ты?ызды?ыны? максимальды м?мкіндіктерімен ж?ргізілетін процестерге ?мтылады. Алайда, ток ты?ызды?ыны? ?алыпты м?нін та?да?ан кезде, кейбір жа?дайларда электролизге кеткен электрэнергиясыны? шы?ыныны? артуы нітижесінде кернеуді? ток ты?ызды?ыны? артуы болады. Электролиз кезінде электролит ар?ылы жіберілетін ток бірнеше параллельді электрохимиялы? реакциялар?а шы?ындала алады. Мысалы, сулы ерітінділерді? электролизі кезінде электрохимия тоты?у тоты?сыздану реакцияларына с?йкесінше анодта ж?не катодта б?лінетін суды? О2 ж?не H2 ге ыдырауы ?атар ж?реді. Криолит?арабалшы?ты? бал?ымасыны? электролизі кезінде ток берілген жа?дайларда тек алюминийді? б?лінуіне ?ана шы?ындалмайды, сонымен ?атар катодта металл натрийді? жиналуына кетеді.

Сонымен, электролит ар?ылы ж?ргізілетін ток берілген анодта бір уа?ытта ?тетін бірнеше процестерге таралады:

I=i1+i2+i3+…in

М?нда?ы І- электролизер ар?ылы ?тетін ток; i1 ж?не i2 электролитті? реакциясыны? бірінші ж?не екінші бірлігіне шы?ындал?ан ток.

Электролизер ар?ылы ?ткізілген электр м?лшеріні? ?олданылуыны? тиімділігін ескеру ?шін ток шы?ыны деген т?сінігі енгізіледі.



Ток бойынша шы?ын- кез келген электр к?лемін алу ?шін телориялы? ?ажетті электр м?лшеріні? практикалы? шы?ындал?ан электр к?леміне ?атынасы.

?ажет емес электрохимиялы? реакциялар?а кететін энергияны азайту ?шін электролизді ерітіндіні? ыдырауы ?иын болатын жа?дайларда ж?ргізуге тырысады. ?йткені еріткішті? тоты?у тоты?сыздану поляризациясы м?мкіндігі жо?ары болады (мысалы сутегіні? немесе оттегіні? кернеуіні? тым артуы). Б?л ток ты?ызды?ыны? артуы, электролит температурасыны? ?згертуі, электролит материалыны? та?далуымен н?тиже береді.

Зат бойынша шы?ын- электрохимиялы? реакция н?тижесінде алын?ан ?нім м?лшеріні? теория бойынша пайда болатын зат м?лшеріне ?атынасын айтамыз. Электроэнергия ж?мсалуыны? П?Кі (энергия бойынша шы?ын)- зат м?лшеріні? бірлігі алыну ?шін ?ажетті электроэнергия м?лшеріні? практика бойынша шы?ындал?ан энерги м?лшеріне ?атынасын айтамыз. Теория бойынша ?ажетті электроэнергия м?лшері – егер процесс кернеу бойынша 100%-ті ток к?шіні? шы?ынымен ж?ргендегі зат м?лшеріні? бірлігі алыну ?шін ?ажетті м?лшері. Сонымен, энергия бойынша шы?ын мына формула ар?ылы аны?талады.

?э=WпN=?ток•?кернеу

ток бойынша шы?ын ? ж?не зат бойынша, электроэнергия пайдалануды? П?Кі ?керн к?бінесе процентте есептейді. Электроэнергия шы?ынын к?бінесе ?ндірілген зат м?лшеріні? бірлігіне те?естіреді, вт са?кг немесе квт са?т ?лшенеді. Т?ра?ты ток электрэнергиясыны? 1т электролизбен ?ндірілген ?німге кеткен шы?ымын есептеу ?шін келесі формуланы ?олдану?а болады:

W=1•106•Uk?ток•1000

М?нда?ы W-т?ра?ты ток электроэнергиясыны? шы?ыны кВтса?т; U- электролизердегі кернеу,В; k-электрохимиялы? эквивалент, грамма•r; ? ток- ток бойынша шы?ыны, бірлік м?лшері; 1000-айналдыру коэффициенті, вт•са? тан квт•са? ?а. Айнымалы токты? ?ндірілген ?німгі? бірлігне кеткен электрэнергия шы?ымын т?ра?ты ток энергиясы шы?ымы айнымалы токты? т?ра?ты?а айналу кезіндегі коэффициент м?лшеріне ?атынасымен аны?талады. электролит бал?ымасы немес ер?т?нд? ар?ылы электр тогыны? ?ткізілуі уа?ыт аралы?ында ж?не пайда болатын ж?не шы?ындалатын зат м?лшері аралы?ында Фарадей за?дарымен аны?талатын ?ата? ?атынастар болады.

5. Диафрагмаларды? ?олданылуы.

Анодта ж?не катодта ?тетін электролиз ?німдеріні? ?рекеттесуін то?тату кездерінде электролизер ішіне к?піршікті ?ал?а кіргізіледі-диафпагма, оны минимум екі электродты ке?істіктерге – анодты, катодты етіп б?леді. Анодты ке?істікке ??йылатын ерітіндіні анолит, ал катодты ке?істікке ??йылатын ерітіндіні католит деп атайды. Диафрагмалар орнатыл?ан ж?не фильтрлейтін болып б?лінеді. Орнатыл?ан диафрагмаларда диффузионды? кедергілер болу керек ж?не олар электролит иондары ?шін ?ана селективті ?ткішті болу керек, сонымен бірге олар электролиз ?німдерін тежемеуі ?ажет. Фильтрлейтін диафрагмаларды? диффузионды? кедергісі т?мен бол?анды?тан, оларды электролизді кері ба?ытта- электролит бір электродты ке?істіктен келесіге диафрагма ар?ылы иондар ?оз?алысы ба?ытына ?арама ?арсы к?шкен кезде ?олданылады. Диафагмалар к?лемді к?піршіктенуімен, ?ткізгіштігімен, электр кедергісімен сипатталады. Диафрагманы? к?лемді к?піршіктенуі к?піршіктер к?леміні? м?лшеріні? жалпы диафрагма к?леміне ?атынасымен сипатталады, мына те?дікпен аны?талады:

g= 1-dкажdист

м?нда?ы dкаж- диафрагманы? т?жырымды ты?ызды?ы, dист- шын ты?ызды?ы. Диафрагманы? ?тімділігі – р диафпагманы? ауданына, бетіне, ?алы?ды?ына, гидростатикалы? ?ысымына ? ж?не ?ту уа?ытына т?уелді болады.

p= kShr??

м?нда?ы k- ?тімділік коэффициенті, диафрагманы? берілген типіне сипатты м?лшері. Диафрагманы? электрлік кедергісі R келесі ?атынастан анытай аламыз:

R=???gS

М?нда?ы ? к?піршіктерді? б?рала?дануыны? коэффициенті, к?піршікті? ?зынды?ы диафрагма ?зынды?ынан неше есе кем екенін к?рсетеді.

Диагфрагмалар электролиз жа?дайында мы?ты химикалы? т?ра?тылы??а ж?не механикалы? беріктілікке ие болу керек. Диаграма жасалатын зат болып асбест, керамика, пластмаса болып келеді. Кейбір жа?дайларда, мысалы, бал?ымаларды? электролизікезінде металды? диафрагмалар ?олданылады.

Со??ы жылдары электролиз процессінен тек бір зарядты? ионы (катион немесе анион) ?шін енетін ионитті диафрагмаларды? таралуын алады. Электролиз ?німдеріні? ?зара ?серлесуіне ?ана кедергі етпей, электродтарда ?німдерді? тоты?у тоты?сыздануын болдырмайды. Осындай жа?дайларда не орнатыл?ан, не ионитті диафрагмаларды ?олданылады.

6. Электродты потенциал ??былысы.

Егер металды су?а салатын болса?, оны? катиондары с?йы?ты??а ?те бастайды. Катион бетінде электр зарядыны? болуына байланысты метал бетінде ?лшемі бойынша те?, та?басы бойынша ?арама ?арсы болатын заряд арты? электрондар т?рінде ж?реді, я?ни металл беті

теріс зарядтал?ан болады. Ол ?зіне металды? ерітіндіге ?ткен о? зарядты иондарын біртіндеп тарта бастайды, сол ар?ылы ктиондар ерітінді к?леміне еркін ?те алмайды. Сонды?тан, металл мен ерітінді шекарасында теріс жа?ы металл беті, ал о? жа?ы еріген иондарды? жанасу ?абаты болып келетін жазы? конденсатор т?різді ж?п электрлік ?абат т?зіледі. Иондарды? аз м?лшері ерігеннен кейіннен а? ж?п ?абатты? заряды соншалы?ты ?седі, металды? бал?уы то?талады.

Егер металл су?а емес, ?зіні? иондарыны? ерітіндісне салын?ан болса, (мвсалы, Zn ті ZnSO4 ке сал?анда), онда б?л процесс біршама ?згеше болады. Егер ерітінді концентрациясы аз болса, онда ж?п электрлік ?абатты? т?зілуі металды? суда?ы ерітіндісіндегідей ?теді.

Егер ерітіндіде иондар концентрациясы жо?ары болса, онда алдымен металл бетіндегі о? зарядтал?ан катиондарды? т?нба?а т?суі бай?алады. Енді металл беті ?зіне теріс иондарды тарта бастайды ж?не ж?п электрлік ?абат т?зіледі.

Катиондар металды? бір та?балы заттарыны? ж?не оны? иондарыны? ары ?арай т?нба?а т?суі то?талатын?а дейін катиондар т?нба?а т?седі.

Екі теріс та?балы зарядтал?ан денелер бол?анда оларды? арасында потенциалдар айырмасыны? болатыны белгілі. Б?ндай потенциалдар айырмасы м?нда да, ж?п электрлі ?абатта, металл-ерітінді шекарасында бай?алады. Иондарды? металдан ерітіндіге ж?не ?айта ?туі оларды? арасында потенциалдар айырмасын тудырады. Металл-ерітнді ж?бын электрод деп айту ?абылдан?ан. Б?л жа?дайда потенциал электродты деп аталады.

Электродты потенциал неге т?уелді болады? Оны ?лшеуге бола ма ж?не ?алай? Осы с?ра??а жауап бере отырып, электрохимиктер бізге Нернст те?деуін береді:

?=??+RTnF•lg[Men+]

м?нда?ы ?- электродты потенциал; [Men+]- металл иондарыны? концентрациясы, мольл; Т- абсолют температура; n- металл иондарыны? валенттілігі; ??- стандартты электродты потенциал; F- Фарадей саны (F=96500 Кл).

Осы те?деудегі е? ма?ызды ?лшем- стандартты электродты потенциал ??. Оны? физикалы? м?ні аны? болады, [Men+]=1 мольл.

Онда те?деуді? екінші м?шесі н?лге те? болады. Я?ни, стандартты электродты потенциал дегеніміз, со??ы 1мольл концентрациясы ?шін металл мен ерітінді иондарыны? шекарасында ?тетін потенциалды айтады. Б?л электродты? е? негізгі сипаты болып табылады. Нернстті? те?деуі ?рбір электродты? электродты потенциалы ?р т?рлі ?згерістерге ?шырай алады. Оны ерітінді концентрациясына т?уелді болатын те?деуді? екінші м?шесі растайды. Енді мынадай с?ра? туындайды, электродты потенциалды ?алай ?лшеуге болады? Егер екі электродты ?осатын болса? гальваникалы? элемент пайда болатыны бізге м?лім. Б?л элементті? кернеуі оны? екі ??рамдас электродыны? потенциалдар айырмасына те? болады. Егер бізге бір электродты? электродты потенциалы белгілі болса, біз екіншісіні? электродты потенциалын аны?тай аламыз. ?иыншылы?ты? барлы?ы мынада жатыр: бір электродты потенциалды? м?нін білу ?ажет. Сутекті стандартты электродты? потенциалы н?лге теі деп ?абылдан?ан. Сутекті электрод платинадан жасал?ан ж?не к?кірт ?ыш?ылы ерітіндісіне батырыл?ан (концентрация Н +--1 мольл). Электрон беті кедір б?дырлы, ?рі ?лкен. Газ т?різді сутегіні? а?ымы электрод?а бір?алыпты жабысады. Сутегі платиналы? электродты? бетімен жанасады, біртіндеп жиналады, Н2 бір б?лігі сутегу атомдарына ыдырайды. Платинада т?зілген сутегі атомдары мен ерітіндідегі сутегу иондары арасында тепе те?дік орнайды. Металл-ерітінді шекарасында электрохимиктер н?л деп алатын потенциалдар айырмасы пайда болады. ?рине, шынында б?л потенциал н?лге те? емес, біра? оны? м?ні бізге бейм?лім. Сонды?тан сутектік стандартты электродты? к?мегімен электродты потенциалды аны?тау сипаты ?атынасты болып келеді; біз оны сутектік стандартты потенциалды? шартты алын?ан н?л м?ні етіп аны?таймыз.

7. Электролиттік процестерді сипаттау.

Электролиз белгілі электр ?ріміні? ?атысуымен байланысты, оны? ?серінен электролитте о?ан т?н процессте ж?руі м?мкін. Электро кинетикалы? процесстер бір фаза бас?асымен диспергирленгенде ж?реді; оларды? ?атарына электрофорез- с?йы? ішінде ?лшенген ?атты б?лшектерді? ?оз?алысы. Электр ?рісіні? ішінде электроосмос ??былысы бай?алады- ?атты денеге ?атысты с?йы?ты? ?оз?алысы. Электролиз аппараты электролизер немесе электролиттік ванна деп аталады. Электролизерді? ?арапайым с?лбасы 1 суретте к?рсетілген. Электролизерді? корпусын керамика, пластмасса, шыныдан немесе болаттан жасайды. Коррозия немесе жо?ары температуралардан ?ор?алу ?шін электролизер корпусын кейде гумреирлейді, пластмассамен, коррозия?а т?ра?ты металдармен ?аптайды. Белглі жылулы? режимді ?алыпта ?стау ?шін кейбір жа?дайларда теплоизоляциямен ?амтамасыз етеді. Катодтарды дайындау ?шін болат, т?рлі т?сті металдар, сынап, ?ор?асын, цинк, ?алайы, ?ола, алюминий, металдарды? бал?ымалары, к?мір немесе графит ?олданылады. Анодтар еритін ж?не ерімейтін болады. Еритін анодтарды жо?ары айтылып ?ткен т?сті металдардан, к?міртекті болаттан, кейбір бас?а бал?ымалардан, ал ер?мейтін анодтар болаттан, графит немесе к?мірден, никельден, тотталмайтын болаттан жасайды, кейбір жа?дайларда ж??а ?абаты ба?алы металдан жасал?ан биометалды анодтарды ?олданады, ол мысалы ?ор?асынны? ток ?ткізгіштік негізіне берілген жа?дайда берілген электролитте инертті болатын бас?а металл ?стіне жабылады. Электродты? материалы к?птеген факторларды ескере отырылып та?далады- электролизді? бастап?ы ж?не н?тижелі ?німні? таби?атына, процесс ж?ргізу жа?дайларына, т.б. байланысты.

Минералды немесе органикалы? ?ыш?ылдар, т?здар ж?не оларды? ?осылыстары электролиттер бола алады. Кейбір жа?дайларда электролит электрохимиялы? тоты?у тоты?сыздану ?німі ретінде

бір?атар шы?ынды зат болып келеді, бас?а жа?дайларда, ток ?ткізгіш ?осымша зат болып келеді. Электролитер ?шін еріткіштер болып сулар, спирттер, пиридин, диметилформальдегид, ацетонитрил ж?не бас?а да органикалы? ?осылыстар немесе оларды? ?оспалары бола алады. Электролизді еріткішсіз де ?ткізуге болады, электролит бал?ымаларында немесе электролит ?оспаларында.



8. Хлор мен натрий мысалында?ы техникалы? электролиз.

Сулы ерітінділерді? техникалы? электролизі металдарды? б?лінуінсіз немесе оларды? катодта б?лінуімен ж?ре алады. Электрохимиялы? процесстерді? арасында сулы ерітінділерді? металл б?лінуінсіз ыдырауы натрий хлоридіні? сулы ерітіндісі мысалында к?рсетеміз.
Хлорид натрий сулы ерітіндісіні? электролизі. Хлорид натрий сулы ерітіндісіні? электролизі кезінде хлор, сутегі, каустикалы? соданы аламыз.

Хлор- атмосфералы? ?ысым ж?не ?алыпты температура кезінде сары-жасыл т?сті нашар иісті газ. Атмосфералы? ?ысымда ?айнау температурасы -33,60C, ?ату температурасы -1020C. Хлор суда, органикалы? еріткіштерде ериді ж?не ?те жо?ары химиялы? активті болып келеді.

Хлор е? алдымен химиялы? ?ндірісте ?рт?рлі органикалы? хлор?ндірушілерді: пластикалы? массаларды, синтетикалы? каучукты, химиялы? талшы?тарды, еріткіштерді, инсектицидтерді,т.б. алу ?шін ?олданылады. ?азіргі кезде д?ниеж?зілік хлор ?ндірісіні? 60%-і органикалы? синтез ?шін ?олданылады. Со?ан ?арамастан хлор т?зды ?ыш?ылды, хлор ?ктасын, хлораттарды ж?не т.б. ?ндіру ?шін ?олданылады. Хлорды? к?птеген м?лшерлері металлургия?а полиметалды? рудаларды ??дегенде, рудалардан алтынды б?ліп алу ?шін, м?най ?ндіру саласында хлорлирлеу ?шін ?олданылады, солай да медицина мен санитарияда, суларды зарасыздандыру ?шін, пиротехникада ж?не т.б. к?птеген халы? шаруашылы? салаларында ?олданылады. Хлорды пайдалану салаларыны? ке?кйтілуі н?тижесінде, органикалы? синтезде ат?арыл?ан е?бектер ар?асында, д?ниеж?зілік хлор ?ндірісі жылына 20 млн тонн ??райды.

Каустикалы? сода немесе улы натрий- м?лдір емес кристалды зат, суда жа?сы ериді, атмосфера ?ысымында бал?у температурасы 3280C болады. ?ндірісте ?атты улы натр ж?не оны? сулы ерітінділері ?ндіріледі. Улы натр ?ндірісті? к?птеген салаларында ке? ?олданылады-целлюлоз-?а?азды, химиялы? талшы?тар, м?най?ндіруші, органикалы? синтез, лак сырлы та?ы к?птеген ?атар салаларда ?олданылады.

Сутегі- газ, атмосфера ?ысымында?ы ?айнау температурасы -252,80C. Сутегіні к?птеген ма?ызды органикалы? ж?не бейорганикалы? ?німдерді синтездеу кезінде ?олданылады: аммиак, метанол ж?не бас?а спирттер, майларды?, ?атты ж?не с?йы? отынны? гидрогенизациясы, м?най ?німдерін тазарту кезінде ?олданылады.

Хлор мен сілтілер ?ндірісіні? шикізаты ретінде, е? алдымен ?атты т?зды? ерітіндісінен алынатын ас т?зыны? ерітінділері, немесе таби?и т?здар бола алады. Ас т?зыны? ерітінділері оларды? алыну жолына ?арамастан, кальций ж?не магний ?оспаларынан т?рады, электролиз цехтарында б?л т?здардан тазарту?а ?шырайды. Б?л тазарту не ?шін ?ажет? Электролиз процессінде нашар еритін кальций мен магний гидроксидтері т?зілуі м?мкін, кейін олар электролизді? ?алыпты ж?рісін б?зады. Химикалы? тазартудан бас?а, ерітінділерфильтрацияны? механикалы? ?оспаларынан ажыратылады. Ас т?зы ерітіндісіні? электролизі ?атты темір немесе болат катодпен ванналарда ж?не ванналарда с?йы? сынапты катод пен диафрагмалармен ж?ргізіледі. ?азіргі ?лкен хлорлы цехтарда?ы жабды?тар ?олданылатын ?ндірістік электролизерлер жо?ары ?німділікті, ?арапайым конструкциялы, компактті болып, сенімді ж?мыс істеу керек.

Натрий хлориді ерітіндісіні? болатты катод ж?не графитті анодпен ваннада?ы электролизі улы натр, хлор, сутекті бір электролизерде алу?а м?мкіншілік береді. Натрий хлоридіні? сулы ерітіндісі ар?ылы т?ра?ты токты? ?туі кезінде хлорды? ж?не оттегіні? б?лінуін к?туге болады:

2OH—2e-?1I2+H2O (а)

Немесе

2Cl—2e-?Cl2

OH разрядыны? ?алыпты электродты потенциалы +0,41 B ??райды, ал хлор иондарыны? разрядыны? ?алыпты ?алыпты электродты потенциалы +1,36 B ??райды. Натрий хлоридіні? ?аны??ан бейтарап ерітіндісінде гидроксильді иондарды? крнцентрациясы 1•10-7г- эквл. 250C температурада гидроксильді иондарды? тепе те?дік потенциалы jар=0.82 B болады.хлор иондарыны? разрядталуыны? тепе те?дік потенциалы NaCl концентрациясыны? ерітіндідегі 4,6г-эквл jар=1,32 B болады.

С?йкесінше, анодта кішкене кернеумен е? алдымен оттегі разрядталуы керек. Алайда, графитті анодтарда оттегіні? кернеуні? асырылуы хлор кернеуінен жо?ары, сонды?тан оларда негізінен (а) реакциясы бойынша газ т?різді хлор б?лінуімен ?атар Cl иондарыны? разрядталуы ж?реді. Ерітіндідегі NaCl концентрациясын арттыру н?тижесінде хлор б?лінуі же?ілденеді, осыны? н?тижесінде тепе те?дік потенциалы кемиді. Б?л электролиз кезінде концентрленген натрий хлоридіні? ерітіндісін ?олдануды? себептеріні? бірі болып келеді. Сілтілі ерітіндіде катодта су молекулаларыны? разрядталуы мына те?деу бойынша ж?реді:

H2O+e-?H+OH-

Сутегі атомдары рекомбинациядан кейін молекулярлы? сутегі т?рінде т?зіледі:

2H?H2

Натрий иондарыны? сулы ерітіндіде ?атты катодта разрядталуы м?мкін емес, ?йткені олар разрядтарыны? потенциалыны? сутегімен салыстыр?анда?ы жо?ары болуына байланысты. Сонды?тан ерітіндіде ?ал?ан гидроксильді иондары натрий иондарымен сілті ерітіндісін т?зеді. NaCl ыдырау процессін келесі реакциялар ар?ылы к?рсетуге болады.



2Cl—2e-? Cl2

H2O + e-= 2K+IK

2H?H2

Те?деулерді ?осса?,

2H2O+2ClCl2+H2+2OH-

Немесе

2H2O+2NaCl Cl2 +H2+ 2NaOH

Я?ни анодта хлор, катодта сутегі мен улы натр т?зіледі.

Негізгі карастырылып кеткен процесстермен ?атар электролиз кезінде ?ажет емес процесстер де ж?реді. Осы?ан ?арамастан, анода б?лінетін хлор электролитте ериді ж?не мына реакция бойынша аны?талады.

Cl2+H2O?HOCl+HCl

Сілтіні? анод?а диффузиясы жа?дайында немесе аноды ж?не катодты ?німдерді? араластырылуы кезінде хлорлы ж?не т?зды ?ыш?ылдар Натрий хлориді мен гипохлорит т?зілуімен ?атар сілтімен нейтралданады.

HOC+NaOH=NaOC+H2O HCl+ NaOH=NaCl+H2O

ClO иондары анодта ClO3 ке тоты?сызданады. Сонды?тан, натрий, хлорат, хлорид, гипохлорит т?зіледі. Сілтілі ортада анодта оттегіні? т?зілуі еркін болады,сонымен ол электролизді? к?рсеткішін нашарлатады. ?ажет емес реакцияларды? ?туін азайту ?шін катодты ж?не анодты ?німдерді? араласуына кедергі жасайтын жа?дайлар ??ру керек. Олар?а анодты ж?не катодты ке?істіктерді диафрагмалармен б?луі, электролитті? диафрагма ар?ылы фильтрациясы. Б?л диафрагмаларды фильтрлік деп атайды ж?не олар асбесттен жасалады.

9. ?ндірісте электролизді? ?олданылуы.

Шаруашылы?ты? барлы? салаларында ж?не ?ндірісте электролиз барлы? жа?ты ?олданылады.

Электролизді? т?сті металлургияда ?олданылуы: металдарды? рафинирлеуі, рудалардан металды б?ліп алу ?шін. Бал?ылан?ан орталардан электролиз ар?ылы алын?ан металдар ?атарына аллюминий, магний, цирконий, титан, уран, берилий ж?не бас?а металдарды? ?атары.

Сулы ерітінділерден б?лініп ала алмайтын металдарды жо?ары теріс потенциал н?тижесінде т?сті металлургияда бал?ы?ан орталады? электролизі н?тижесінде алады. Б?л бал?ы?ан орталар болып ?рт?рлі ?оспаларды? ?осындысынан т?ратын т?здар болады. Олар бал?ыманы? бал?у температурасын т?мендету, электр?ткізгіштікті ма?сатында жо?арылату ?шін ?олданылады. Химиялы? ?ндірісте электролиз ар?ылы хлорат ж?не перхлорат, персульфат, калий перманганаты, хлор ж?не сілтілер, органикалы? ?осылыстар, химиялы? таза сутегі, оттегі фтор ж?не бас?а да ма?ызды ?німдерді алу?а болады.

Машина жасау, радиотехника,полиграфты ?ндіріс салаларында электролизді металдар немесе б?йымдар бетіне ж??а жабыл?ы салу ?шін ?олданады, оны? себебі б?л пленка коррозиядан са?тайды ж?не декоротивті т?рге келтіреді, ысты??а т?зімді болады. ?ндірістік ванналарды? классификация негізіне ?т.рлі белгілер жат?ызылуы м?мкін. Мысалы, ванналарды? полярлы?ы бойынша т?рлері полярлы, биополярлы ж?не комбинирленген болады.

Анодтарды? типтері: шы?ынды (химиялы? реакция?а кірісетін), ?атты еритін, с?йы? еритін, к?піршікті ?атты ерімейтін ж?не ерімейтін.

Ерімейтін анодтар ?шін е? жа?сы материал болып, тантал мен титан ?оспалары, графит, манетит.

Электроит, электрод, электролизерлерді? алуан т?рлігіне ?арамастан, техникалы? электролизді? к?птеген проблемалары болады. О?ан зарядтарды?, жылуды?, массаны? алмастырылуын, электр ?рістеріні? орналасуын жат?ызу?а болады. Электродты? процесстер шекті токтарыны? ?лшенуімен ?ада?алана алады.

Электролиттік реакцияларды? ма?саттарына ?арай, катод ж?не анодтарды? т?рлі типтерін ?олданады: горизонтальді с?йы? сынапты катодпен, верикальды катодпен ж?не фильтрлейтін диафрагмамен, горизонтальды диафрагмамен ?ткізгішті электролитпен, ?оз?алыста?ы электродтармен ж?не т.б.

Электролиз ?шін келесі электролит типтері ?олдана алады: т?здар, ?ыш?ыл, негіздерді? сулы ерітінділері; бейорганикалы? еріткіштердегі сулы емес ерітінділері, органикалы? еріткіштердегі сусыз ерітінділер; бал?ы?ан т?здар, ?атты электролиттер.

?орытынды.

Жасалын?ан ж?мысты? негізінде ?орытындылар мынада жатыр:



Біріншіден электролиз процесстеріні? зерттеу облыстарында ?зірге дейін ?зіні? актуалды?ын жо?алт?ан жо?, ос?ан орай б?л к?рделі физико химиялы? ??былысты? теориялы? базасы ?немі толтырылып жатады.

Екіншіден, б?л зерттеулер б?л процесстерді ?олдануды? перспективалы ба?дарларын аны?тау?а м?мкіндік береді. Ол экономикалы? тиімді ж?не берілген сапаны? алуымен ма?сатымен.

Электролиз шаруашылы?та ке? ?олданылады. Электролизді? е? ма?ызды ?асиеті металдарды тазарту ж?не б?ліп алу, сілтілер, хлор, сутегіні? алынуы болып табылады.

Ерітінділер электролизі немесе электролиттерді? бал?ымаларыны? ерекшелігі химиялы? тоты?у тоты?сыздану реакциямен б?секелес ж?ретін электродтарды ?ту ?абілеті болып табылады. Электролиз ?німдері мен электрод материалдарына ?серін тигізеді.

?ола, никель, ?ор?асынны? тазартылуын толы?ымен электрохимиялы? ?діспен ?ана алады. Фтор ?ндірісі калий фторид ?оспасыны? бал?ы?ан электролизінде ж?не фторсутекті ?ыш?ылда электролизі негізінде, ал хлор, хлоридтер бал?ымасы немесе сулы ерітінділер электролизі кезінде алынады.

Аллюминий, магний, натрий, кадмий, кальций, берилий, титан тек бал?ымаларды? электролизі ар?ылы алынады. ?йткені оларды? сулы ерітіндіден б?ліну потенциалы сутектікіне ?ара?анда теріс болады. Жо?ары д?режелі таза оттегі мен сутегін сілтілерді? сулы ерітінділері электролизі ар?ылы алады. Сол ар?ылы электролиз к?мегімен тоты?у тоты?сыздану реакцияларыны? ?лкен ?німділігімен жо?ары селективті ж?ргізуге болады, олар ?арапайым химиялы? процестерде к?рделі жолмен алынады. Электролиз ?олдануды? ма?ызды саласы болып металдарды коррозиядан са?тау болып келеді: осындай электрохимиялы? ?діспен бір металл б?йымыны? бетіне коррозия?а т?зімді бас?а металл ?абаты жабылады. Сулы электролит ерітінділері электролизі кезінде анодта?ы ж?не катодта?ы тоты?у тоты?сыздану процесстері катиондарды? тоты?у ?абілеті мен электролит анионыны? сипатына т?уелді болады.

Катодта?ы ж?не анодта?ы тоты?у тоты?сыздану процесстері электролиттік процестерге б?лшектерді? электродты потенциал м?німен аны?талады.