Электролиз процесінің сипаттамасы
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМЖӘНЕ ЖОҒАРЫ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ
М.ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН УНИВЕРСИТЕТІ
Химиякафедрасы
БИОХИМИЯ пәні
Зертханалық жұмыс
Тақырыбы:__________________________ ______________________________
Орындаған:_________________
Тобы:_________________
Қабылдаған:_________________
Шымкент, 2023 ж.
№I ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС
КАУСТІК СОДАНЫ ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ ӘДІСПЕН АЛУ
1. Жұмыс мақсаты:
1) Каустік соданы электрохимиялық әдіспен алу технологиясымен
танысу. Натрий хлориді ерітіндісінің электролизі кезіндегі негізгі
электродты процестерді оқып үйрену.
2) Процестің технологиялық көрсеткіштерін анықтау: электролиз
өнімдерінің ток бойынша шығымын және электр энергиясының қолдану дәрежесін
есептеу.
3) Электролиз параметрлерінің (процестің ұзақтығының, ерітіндінің
концентрациясының, ток күшінің) процестің негізгі көрсеткіштеріне әсерін
анықтау.
2 Теориялық мәліметтер
2.1 Электролиз туралы жалпы мағлұматтар, электрохимиялық процестердің
сипаттамасы
Электролиз дегеніміз ерітінділер және электролит балқымалары арқылы
электр тогын өткізгенде электродтарда жүретін процесс. Электролиттер
дегеніміз ерігенде не балқығанда, ерітіндіге не балқымаға электр тогын
өткізу қабілетін беретін заттар. Сонымен қатар электролиттерді екінші текті
өткізгіштер деп те атайды. Натрий хлоридінің сулы ерітіндісі қолдануға
ыңғайлы электролит болып саналады. Электролиттер еріген кезде оң және теріс
зарядталған бөлшектерге – иондарға (аниондар мен катиондар) ыдырайды. Олар
электролиттерге ерекше қасиеттер береді.
Электролиттер екі негізгі топқа бөлінеді: күшті (иондарға толық
диссоциацияланады) және әлсіз. Күшті электролиттер салыстырып қарағанда аз
болады. Оларға сілтілі және сілтілік әсері бар металдардың минералды
тұздары, галогенидтер және кейбір ауыспалы металдардың перхлораттары және
нитраттары жатады. Минералды қышқылдар мен сілтілер тек барынша сұйытылған
сулы ерітінділерде ғана күшті электролит бола алады. Әлсіз электролиттерге
органикалық тұздар, қышқылдар және негіздер, сонымен қатар ерітіндіде көп
зарядты иондар түзетін көптеген бейорганикалық заттар жатады.
Электролиттерде реакция басталуы үшін тұрақты электр тогын беру керек.
Электролиттерге электр тогы электродтардың көмегімен беріледі. Оң
зарядталған электродтың (анодтың) бетіндегі иондар, молекулалар және
атомдар электрондарын береді, яғни анодта электрохимиялық тотығу реакциясы
жүреді. Ток көзінің теріс полюсіне қосылған электродта (катодта)
электрондардың қосылуы жүреді, яғни катодта электрохимиялық тотықсыздану
реакциясы жүреді.
Электролит ерітіндісі не балқымасы арқылы электр тогын өткізу
уақытының, электр тогының мөлшерінің және өндірілетін не шығындалатын
заттардың мөлшерлерінің арасында Фарадей заңдарымен анықталатын нақты
сандық қатынастар бар.
Фарадейдің 1-ші заңы: Электролиз кезінде бөлінетін заттардың мөлшері
электролит арқылы өткен электр тогының мөлшеріне тура пропорционал.
Фарадейдің 2-ші заңы: Әр түрлі электролиттер арқылы бірдей электр мөлшерін
өткізгенде электродтарда бөлінетін заттардың мөлшерлері олардың
электрохимиялық эквиваленттеріне пропорционал болады.
Электр мөлшері кулон (ток күші І ампер болғанда І секундта өткен электр
мөлшері), немесе ампер–сағат (І ампер-сағат = 3600 кулон) бірлігімен
өлшенеді. Бір грамм–эквивалент затты алуға шығындалатын электр мөлшері
тұрақты сан болып табылады, оны Фарадей саны деп атайды. Фарадей саны 96500
кулон = 96500 ампер-сек. = 26,8 ампер–сағ. тең.
1 ампер-сағат электр мөлшері өткенде электродта түзілген заттың мөлшері
сол заттың электрохимиялық эквиваленті деп аталады. Заттың атомдық салмағын
(А) біле отырып, оның электрохимиялық эквивалентін (Е) есептеуге болады:
(1.1)
Электролиз процесінің нәтижелілігі келесі параметрлермен және
көрсеткіштермен сипатталады: ток күші, кернеу, ток тығыздығы, ток бойынша
шығым, электр энергиясын қолдану дәрежесі және электр энергиясының шығын
коэффициенті.
Электролизерлердегі (электролиз жүретін аппарат) ток күші оның
өнімділігін сипаттайды. Электролизер арқылы өтетін ток күші неғұрлым көп
болса, электролиз процесінде алынатын өнімнің шығымы соғұрлым жоғары
болады.
Электролизердегі нақты кернеу бірнеше құраушылардан тұрады.
Uтәж.=Uт+Uконц+ Uасқ..+(J·R (1.2)
мұндағы: Uт – ыдыраудың теориялық кернеуі, в.
Uт=(aт- (кт (1.3)
мұндағы: (aт және (кт – анодты және катодты реакциялардың тең әсерлі
потенциалдары, в.
Uконц – концентрациялық поляризация,
в:
Uконц=((a.конц -(k.конц ) (1.4)
Uасқ. - анод пен катодтағы асқын кернеу потенциалы, в:
Uасқ..=((a-(к.) (1.5)
мұндағы: (a және (к – анодты және катодты асқын кернеулер, в.
(J·R – омдық кедергілер қосындысы, яғни электролиттің, диафрагманың,
электродтардың, ток өткізгіштерінің омдық кедергілеріне шығындалатын
кедергі.
Натрий хлоридінің қаныққан ерітіндісінің электролизі кезіндегі анодтың және
катодтың тең әсерлі потенциалдары:
(aт=+1,33в, (кт= − 0,84в.
Электролиз кезінде омдық кедергілер қосындысының және поляризацияның
шамасын төмендету арқылы электролизердегі кернеуді азайтуға тырысады.
Ыдырау кернеуі әрекеттесуші заттың табиғатына байланысты болғандықтан оны
өзгерту мүмкін емес.
Ток тығыздығы дегеніміз электролизер арқылы өтетін ток күшінің электрод
бетінің шамасына қатынасы (ам2). Ток тығыздығының шамасы электрод бетінің
бірлігінен алынатын өнімнің мөлшерін, яғни электролизердің өнімділігін
анықтайды. Сондықтан, егер ток тығыздығын жоғарылатқанда өнімнің шығымы
азаятын болса, онда ток тығыздығын мүмкіндігінше жоғарылатуға тырысады.
Ток бойынша шығым (() дегеніміз электролиз кезінде алынған заттың
мөлшерінің (Gтәж) оның Фарадей заңы бойынша алынуға қажет мөлшеріне (Gt)
қатынасы:
(= (1.6)
Ток бойынша шығым деген түсінік химиялық процестегі өнімнің шығымы деген
түсінікке сай. Заттың теориялық мөлшерін Фарадейдің екі заңын біріктіретін
теңдеу бойынша есептейді:
Gтеор= немесе Gтеор=J(((E (1.7)
мұндағы: А - электролиз барысында алынатын заттың атомдық салмағы, г;
J - ток күші, а; ( - электролиз ұзақтығы, сағ; n – катионның валенттілігі;
F- Фарадей саны, а·сағ.
Электр энергиясын қолдану дәрежесі (() дегеніміз энергияның теориялық
қажетті мөлшерінің (Wтеор.) оның электролиз кезінде шығындалған тәжірибелік
мөлшеріне (Wтәж) қатынасы:
(= (1.8)
Энергияның теориялық шығыны (Wтеор.) келесі формула бойынша есептеледі:
Wтеор=UтеорJ(Gтеор (1.9)
Электролиз барысында жұмсалған энергияның тәжірибелік шығыны (Wтәж). келесі
формула бойынша есептеледі:
Wтәж= Uтәж.J(Gтәж (1.10)
Каустік соданы алудың электрохимиялық әдісі
Натрий хлориді ерітіндісінің электролизі – сулы ерітіндідегі
электрохимиялық процестің негізгі мысалы болып саналады. Бұл процестің
нәтижесінде құнды өнім каустік содамен (NaОН) қатар сутегі және хлор
алынады.
Электролиз процесі тор немесе тесіктері бар табақшалар түрінде жасалған
темір катоды бар диафрагмалық немесе сұйық сынапты электролизерлерде
жүргізіледі. Анод ретінде графит қолданылады. Өнеркәсіпте торлы болат
катодқа тығыз орналасқан сүзгіш диафрагмасы бар электролизер қолданылады.
Натрий хлоридінің қаныққан ерітіндісі анод кеңістігі арқылы беріледі. Ол
гидростатикалық қысым әсерінен кеуек диафрагма арқылы сүзіліп, катодты жуып
өтеді.
Натрий хлориді суда келесі схема бойынша ыдырайды:
NaCl ↔ Na++Cl- (1.11)
H2O ↔ H++OH- (1.12)
NaCl ерітіндісі арқылы тұрақты ток өткенде анодта Cl- және ОН-
иондары разрядталады, ал катодта Na+ және H+ иондары. Анодта келесі тотығу-
тотықсыздану процестері жүруі мүмкін:
2OH- – 2ē ( H2O+0.5O2 (1.13)
2Cl--2ē(Cl2 (1.14)
Ал катодта келесі реакциялар жүруі мүмкін:
Na++ē(Na (1.15)
2H++2ē(H2 (1.16)
NaCl-ң қаныққан ерітіндісіндегі анодтағы ОН-
ионының разрядталуының тең әсерлі потенциалы +0,82в, ал Cl- ионының
разрядталу потенциалы +1,33в. Графитті анодтағы оттегінің асқын кернеуі
хлордың асқын кернеуінен жоғары болғандықтан, алдымен Cl- ионы Cl2-ні түзіп
разрядталады. Ерітіндінің концентрациясының төмендеуімен хлор разрядының
потенциалы жоғарылайды. Сондықтан процесте құрамында 310-315гл NaCl бар
қаныққан ерітінді қолданылады.
Темір катодта Na+ ионын разрядтау үшін электродтағы кернеу Н+ ионның
кернеуінен 6,5 есе көп болуы керек (Na+ ионы үшін –2,71в, ал Н+ ионы үшін
–0,415в). Бірақ электролизерде мұндай кернеудің болуы мүмкін емес,
сондықтан тек Н+ ионы ғана разрядталады. Ал Na+ және ОН- иондары катодтық
кеңістікте жиналып күйдіргіш натр түзеді:
Na++ OH-↔ NaOH (1.17)
Жалпы электролиз процесі мына теңдеумен өрнектеледі:
2NaCl+2H2O=Cl2+H2+2NaOH (1.18)
Электролиз процесінде электролиттердің құрамындағы иондардың ішінен теория
жүзінде ең аз электродты потенциалы бар ион ғана разрядталады.
Электролиз барысында негізгі процестермен қатар жанама процестер де
жүруі мүмкін. Жанама реакциялардың әсерін азайту үшін асбесті сүзгіш
диафрагма қолданылады. Жанама процестерге газды хлор мен оттегінің
ерітіндінің басқа компоненттерімен әрекеттесуі жатады. Хлор жарым-жартылай
аналитте еріп, су және сілтімен әрекеттесуі нәтижесінде натрий хлориді,
хлораты мен гипохлориті түзіледі:
Cl2+H2O ↔ HCl+HСlO (1.19)
HClO+NaOH ↔ NaClO+H2O (1.20)
HCl+NaOH ↔ NaCl+H2O (1.21)
3NaClO ↔ NaClO3+2NaCl (1.22)
Анодта ОН( ионының разрядталуына байланысты (1.14) теңдеуі бойынша өте аз
болса да оттегі бөлінеді, ол графитті анодтың көміртегісі мына реакция
бойынша әрекеттеседі:
С+O2 = СO2 (1.23)
Жанама процестер негізгі өнім бойынша ток шығымын төмендетеді, әсіресе
электр тогының көп бөлігі NaClO-ның NaClO3–ке дейін тотығуына шығындалады.
Жанама процестерді болдырмау немесе оларды азайту үшін электролиз өнімдері
араласпауы керек. Сол себептен анод және катод кеңістіктерін бөліп тұратын
дифрагма қолданылады.
Ток бойынша шығымды жоғарылату мақсатымен жоғары концентрациялы
электролит (310-315гл қаныққан ерітінді) қолданылады. Температураны 70-
800С–ге дейін жоғарылату электролизердегі кернеуді төмендетуге және электр
энергиясының меншікті шығынын азайтуға мүмкіндік береді.
Каустік соданы электрохимиялық алу әдісінің химиялық әдістермен
салыстырғандағы артықшылықтарына: 1) технологиялық процестің
қарапайымдылығы; 2) шикізат пен энергияның толық қолданылуы;
3) бірнеше құнды өнімдердің алынуы және 4) өнімнің жоғары сапасы жатады.
Электрохимиялық процестердің негізгі кемшілігіне электр энергиясының жоғары
шығыны жатады, ал электр энергиясына кететін шығындар өнімнің өзіндік
құнының маңызды бөлігін құрайды. Электрохимиялық өндірістерде электр
энергиясын тиімді қолдану маңызды мәселе болып саналады.
3 Қондырғының сипаттамасы және жұмысты орындау әдістемесі
3.1 Қондырғылар, техникалық және аспаптық құралдар:
1. Диафрагмалы электролиздік қондырғы
2. Химиялық ыдыстар
3. Титрлеу қондырғысы
4. Liston А 1210 аквадистилляторы
3.2 Қондырғының сипаттамасы
Мерзімді жұмыс істейтін электролизердің зертханалық қондырғысының
сызба-нұсқасы 1.1-ші суретте көрсетілген.
Ас тұзының сулы ерітіндісін электролиздеуге арналған қондырғы айнымалы
токты түзеткіштен (18), диафрагмалы электролизерден (21), ток күшін
реттейтін реостаттан (17), амперметрден (19) және вольтметрден (20) тұрады.
Электролизер қораптан (4) және қақпақшадан (16) тұрады. Қорап пен
қақпақшаға қысу өзегінің (5) көмегімен электролизердің конусты түбі (10)
бекітіледі. Электролизердің ішіне ток өткізгіш сақина (9), торлы темір
катод (8), көлденең асбестті диафрагма (7) және резеңке тығыздағыш (6)
орналастырылған. Қақпақшаның бетіне NaCl-ң қаныққан ерітіндісін
электролизерге беруге арналған үріңке (1), көлденең дискілі (3) көмірлі
анод (2) және хлор мен сутегіні шығаратын шыны түтікше (15)
орналастырылған. Ток (13) және (14) (катодты және анодты токөткізгіштер)
нүктелерге беріледі. Электролизер тіреуіштерге (12) орналастырылған, ал
электролизердің түбіне (10) өнімді жинайтын өлшемі бар ыдыс (11) қойылады.
Асбестті қоспаны катодта тұндыру арқылы сүзгіш асбесті диафрагма
дайындалады. Бұл үшін 20-30г. асбесті ұнтақтап, су қосып 15-20минут
аралығында біркелкі қоспа түзілгенше қайнатады. Алынған қоспаны (Бюхнер
үріңкесін және Бунзен колбасын қолданып) вакуум-сорғыштың көмегімен тесік
темір катодтың бетіне сүзіп алады. Диафрагманың беріктігін қамтамасыз ету
үшін тесік темір катодтың бетіне сүзетін мата орналастырылады. Темір
катодты диафрагмамен бірге электролизердің алынатын бөлігіне орналастырып,
үстіне цилиндр қорап пен қақпақшаны қойып болттармен бекітеді.
3.3 Жұмысты орындау тәртібі
1. Қондырғының жинау дұрыстығын және өлшеуіш құралдарының дұрыс қосылуын
тексереді.
2. Анодтық кеңістікке натрий хлоридінің берілген концентрациялы ерітіндісін
графиттік диск толық және анодтың өзегінің жартысы батып тұратындай етіп
құяды.
3. Қондырғыны ток көзіне қосып, реостаттың көмегімен берілген ток күшін
орнатады. Ток күшінің мәнін тәжірибенің соңына дейін тұрақты етіп ұстайды.
Вольтметр мен амперметрдің көрсеткіштерін жазып алады.
4. Тұрақты ережені қамтамасыз ету мақсатымен берілген шарттарда
электролизді 20минут аралығында жүргізеді, содан кейін катодты кеңістіктен
2-3сынама алып талдау жүргізеді. Талдау жүргізу үшін сынаманы келесі
тәртіппен алады: электролизердің түбіне 25мм-лік өлшеуіш цилиндрді қойып,
секундомерді іске қосып, 10минут аралығында катодты сұйықтықты жинайды.
Содан кейін екінші сынама алу үшін цилиндрді басқа цилиндрмен алмастырады.
5. Алынған католиттің көлемін өлшеп, конусты колбаға құяды. Цилиндрдің ішін
дистилденген сумен жақсылап шайып, жуындыны да колбаға құяды. Егер бастапқы
сынаманың көлемі 10мл-ден көп болса, онда талдау жүргізу үшін пипетканың
көмегімен оның 5мл-н алады.
6. Конусты колбадағы ерітіндіге индикатор ретінде 2-3тамшы фенолфталеин
тамызып, 0,1н НCl ерітіндісімен титрлейді. Егер индикатор ClO- ионының
әсерінен түссізденіп кетсе, онда ерітіндіге сутегінің асқын тотығының 30%-қ
ерітіндісінің 2-3мл қосып әдеттегідей титрлейді.
7. Титрлеу нәтижелері бойынша католиттегі күйдіргіш натрийдің
концентрациясын (гл) CNaOH есептейді:
CNaOH= (1.24)
мұндағы: V – сынаманы титрлеуге кеткен 0,1н НСІ ерітіндісінің мөлшері, мл;
V1 – титрлеуге алынған католиттің көлемі, мл; К – 0,1н НСІ ерітіндісінің
түзету коэффициенті; 0,004 – 0,1н НСІ ерітіндісінің 1мл-гі NaOH-ң мөлшері
4 Электролиздің технологиялық көрсеткіштерін есептеу
Электролиз процесінде энергияны тиімді қолданудың негізгі көрсеткіштері
ретінде ток бойынша шығым және энергияны қолдану дәрежесі қолданылады.
1. Ток бойынша шығымды (1.6) формула бойынша есептейді. Ол үшін
алдымен электролиз кезінде алынған заттың мөлшерін есептейді:
Gтәж= CNaOH (V21000 (1.25)
мұндағы: V2 - өлшеуіш цилиндрде жиналған католиттің көлемі, мл.
NaOH-ң теориялық мөлшері (1.7) формула бойынша есептеледі. Содан кейін
күйдіргіш натрдың ток бойынша шығымы ((1.6) формула) есептеледі.
2. (1.8) формула бойынша электр энергиясының қолдану дәрежесі есептеледі.
Ол үшін алдымен электр энергиясының теориялық (Wт) және тәжірибелік (Wтәж)
шығындары сәйкесінше (1.9) және (1.10) формулалары бойынша есептеледі. Бұл
кезде ток бойынша шығым арқылы көрсетілетін тәуелділікті алуға болады:
(=( (1.26)
3. Барлық тәжірибелік мәліметтер мен есептеулер нәтижелері 1.1 және 1.2-ші
кестелерге енгізіледі.
1.1 кесте - Электролиз процесінің тәжірибелік мәліметтері
Сынақ Сынақ алуТок күші Кернеу U, вКатолиттің Католиттің0,1н НСІ-ң
№ уақыты (?), а титрлеуге 10 минуттатитрлеуге
(τ), мин алынған алынған кеткен
көлемі V1, көлемі мөлшері
мл (V2), мл (V), мл
Uтеор Uтәж
1.2 кесте - Электролиз процесінің көрсеткіштері
Бастапқы Сынақ NaOH-ң NaOH-ң мөлшері, г Ток бойынша Электр
ерітіндінің№ концентра-ци шығым энергиясын
концентра-ц ясы ((), % қолдану
иясы (С), гл дәрежесі
(СNaCl), % (μ),
%
Gтеор Gтәж
үріңке; 2 – анод; 3 – графитті диск; 4 – қорап; 5 – қысу желесі; 6 –
резеңке тығыздағыш; 7 - асбест диафрагма; 8 - торлы темір катод; 9 -
ток өткізгіш сақина; 10 - электролизердің түбі; 11 - өлшемі бар ыдыс;
12 - электролизер тіреуіштері; 13 ,14 - катодты және анодты
токөткізгіштер; 15 - шыны түтікше; 16 – қақпақша; 17 – реостат; 18 -
айнымалы токты түзеткіш; 19 – амперметр; 20 – вольтметр.
1.1 сурет - Мерзімді жұмыс істейтін электролизердің қондырғысы.
Есептеулер нәтижелері бойынша процестің көрсеткіштерінің электролиз
уақытына және католиттегі NaOH-ң құрамына тәуелділігін анықтайды.
Зерттеулік жұмыстарды жүргізу барысында ас тұзы ерітіндісінің
концентрациясының ток бойынша шығым мен электр энергиясын қолдану
дәрежесіне әсерін зерттейді және электролиз процесінің тиімді технологиялық
ережесі бойынша қорытынды жасайды.
Қауіпсіздік техникасы
1. Қондырғыны міндетті түрде жұмыс істеп тұрған сорғыш шкафтың ішінде жинау
керек.
2. Оқытушымен бірге қондырғының жиналу дұрыстығын тексеру керек.
3. Жұмыс алдында сорғыш шкафты іске қосу керек.
4. Қондырғыны тек қана лаборанттың қатысуымен және реостат толық жұмыстан
шығарылған кезде қосу керек.
4. Электролиз кезінде электролизерге еңкейіп қарауға және газдың
шығып жатқанын иіскеп тексеруге болмайды. Себебі реакция нәтижесінде
бөлінген хлор және т.б. газдардан адам уланып қалуы мүмкін.
5. Катодтық кеңістікте сутегінің бөлінуіне байланысты, қондырғыны
отқа (шырақ, электр плиткасы және т.б.) жақын орналастыруға қатаң тыйым
салынады.
6 Бақылау сұрақтары
1. Электролиз туралы түсінік.. Фарадейдің 1-ші және 2-ші заңдары.
Электрохимиялық эквивалент.
2. Электрохимиялық процестердің негізгі технологиялық көрсеткіштері.
3. Ас тұзы ерітіндісінің электролизіндегі катодты және анодты процестер.
4. Қатты темір катодты және сүзгіш диафрагмалы электролизердің жұмыс істеу
принципі.
5. Технологиялық ереже параметрлерінің электролиз процесінің негізгі
көрсеткіштеріне әсері.
6. Электролиз процесінің технологиялық ережесінің тиімді параметрлерін
таңдау.
7. Электрохимиялық процестердің химиялық процестермен салыстырғандағы
артықшылықтары мен кемшіліктері.
№2 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС
СОДА ЕРІТІНДІСІН КАУСТИФИКАЦИЯЛАУ
1. Жұмыс мақсаты:
1) Сода ерітіндісін каустификациялау процесімен танысу
2) Процестің параметрлерінің сода ерітіндісін каустификациялау дәрежесіне
әсерін тәжірибе жүзінде және виртуалды зерттеу.
3) Зертханалық жұмысты виртуалды ережеде компьютерлік бағдарлама бойынша
орындау дағдыларын игеру.
2 Теориялық мәліметтер
2.1 Каустік соданы химиялық әдіспен алу
Сода ерітіндісінің каустификациясы әктік әдіспен күйдіргіш натрий
алудың негізгі сатысы болып саналады. Сонымен қатар, каустификация
сульфатты әдіспен целлюлоза, ылғал сілтілі әдіспен саз алу және т.б.
өндірістердің бір сатысы болып табылады.
Каустификация төменгі температурадағы әртекті катализсіз процестерге
жатады. Бұл процесс ізбесті-содалы тәсілмен суды жұмсарту үшін де
қолданылады. Пайда болатын тұнбаның бөлшектерінің өлшемдерін үлкейту, яғни
қалдықтың тұну жылдамдығын жоғарылату үшін суды алдын-ала тазартудың
кешенді реагентті тәсілі қолданылады. Бұл тәсілде сода ерітіндісі мен әкті
алдын-ала араластырып, қыздырып содан кейін суға қосады. Бұл жағдайда сода
ерітіндісінің каустификациясының нәтижесінде кальций карбонатының тұнбасы
түзіледі:
Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + 2NaOH + Q (2.1)
Бұл тәсіл аммиакты әдіспен кальцийлі сода өндірісінде натрий хлорид
ерітіндісін кермек тұздардан тазарту үшін де қолданылады.
Күйдіргіш натр өндірісінде шикі бикорбанатты декарбонизациялау немесе
кальцийлі соданы еріту арқылы алынған сода ерітіндісін әкпен немесе әк
сүтімен өңдеу нәтижесінде (2.1)-ші реакция бойынша тұнба түзіледі.
Каустификациялау процесінде әк сүтінің орнына әкті қолдану:
1) СаО-ны сөндіру жылуын қолдануға және 2) әк сүтімен келетін суды
процестен ығыстыру нәтижесінде күйдіргіш натрдың шоғырланған ерітіндісін
алуға мүмкіндік береді. Сода ерітіндісін каустификациялау процесі
кинетикалық аймақта жүретін, сұйық-қатты жүйесіндегі қайтымды
экзотермиялық процесс болып табылады. Реакцияның нәтижесі негізінен еритін
компоненттердің Са(ОН)2 мен СаСО3-ң ерігіштерінің қатынасына, яғни ОН- және
СО32- иондарының ерітіндідегі концентрацияларына байланысты болады.
Процестің басында (2.1) реакциясының бағыты оң жаққа ығысқан, себебі
СаСО3-ң ерігіштігі Са(ОН)2-ң ерігіштігінен төмен. Мысалы, 1000С-де Са(ОН)2-
ң судағы ерігіштігі 0,07%, ал СаСО3-кі - 0,00002% ғана болады. Сонымен
қатар, каустификация процесі басталғанда ерітіндінің құрамында көп мөлшерде
СО32- иондары болады. Бұл иондар ерігіштігі онсыз да өте төмен СаСО3-тің
ерігіштігін одан бетер төмендетеді. Каустификация барысында ерітіндіде ОН-
иондары жиналады, ал СО32- иондарының мөлшері азаяды. Сондықтан СаСО3-тің
ерігіштігі артады да, Са(ОН)2-ң ерігіштігі төмендейді. Тұздардың ерігіштігі
бірдей болған кезде тепе-теңдік орнайды.
Қайтымды реакцияның (2.1) тепе-теңдік тұрақтысы жалпы түрде былай
жазылады:
(2.2)
Каустификация кезінде реакциялық қоспада әрдайым қатты күйде кальций
гидрооксиді мен карбонаты болады, сондықтан олардың мәндері [Ca(OH)2] және
[CaCO3] тұрақты және оларды тепе-теңдік тұрақтысының мәніне енгізуге
болады, яғни:
(2.3)
Сонда тепе-теңдік тұрақтысы:
(2.4)
(2.4) теңдеуінен байқайтынымыз, қарастырылып отырған жүйеде тепе-теңдік тек
қана кальций гидроксиді мен карбонатының ерігіштіктерінің қатынасымен
анықталады. NaOH-тың тепе-теңдік шығымын каустификация дәрежесі (Х) деп
атайды, оны өнімнің тәжірибе жүзінде алынған мөлшерінің оның теориялық
алынуға қажет мөлшеріне қатынасымен анықтайды:
Х = Gтәж Gтеор (2.5)
Бұл жерден NaOH-тың тепе-теңдік шығымын, яғни каустификация дәрежесін
жоғарылату әдістерін анықтауға болады.
2.2 Сода ерітіндісінің каустификация дәрежесін жоғарылату тәсілдері
Тепе-теңдік каустификация дәрежесі (яғни тепе-теңдік жағдайдағы Na2CO3-
тің NaOH-қа айналу дәрежесі) бастапқы ерітіндідегі Na2CO3–тің
концентрациясының төмендеуімен жоғарылайды. Бұл жағдайда тепе-теңдік
каустификацияланған ерітіндіде [СО32-] иондарының концентрациясы төмендейді
және қатынасы жоғарылайды, яғни каустификация дәрежесі де артады.
Сонымен қатар, каустификацияланған ерітіндідегі судың мөлшері артады, яғни
оны буландыруға кететін будың да шығыны жоғарылайды. Сондықтан, бастапқы
ерітіндінің тиімді концентрациясын таңдау кезінде тек каустификация
дәрежесі ғана емес, сонымен қатар алынатын NaOH ерітіндісінің
концентрациясы да ескеріледі. Тәжірибелік жағдайда Na2CO3-тің 2-3н-ді
ерітіндісі (яғни 10-15%-ды ерітіндісі) қолданылады. Бұл кезде каустификация
дәрежесі шамамен 90% болады және алынған өнімдегі NaOH-тың концентрациясы
100-120гдм3 құрайды. Буландыруға жіберілетін өнімдік ерітіндідегі NaOH-тың
төмен концентрациясы - әктік әдістің негізгі кемшілігі болып саналады.
Температураның каустификация дәрежесіне әсері біркелкі емес.
Температураның жоғарылауы экзотермиялық реакцияның тепе-теңдігін кері
бағытқа ығыстырады, СаСО3-тің ерігіштігінің жоғарылауының әсерінен тепе-
теңдік тұрақтысы және каустификация дәрежесі төмендейді. Бірақ,
температураның жоғарылауы кинетикалық аймақта жүретін (2.І)-ші әртекті
реакцияның жылдамдығын арттырады. Сонымен қатар, температураның
жоғарылауымен кальций карбонатының тұну жылдамдығы жоғарылайды, яғни
кальций карбонаты ірі кристалды тұнба түзеді. Ірі кристалдар тұнбаға тез
тұнады және тұнбадағы NaOH пен Na2CO3-ң қалдықтарын жуып шығару үшін
қолданылатын судың шығыны да аз болады. Сондықтан каустификацияны жоғары
температурада 80-900С-де каустификатор-реакторларда жүргізеді. Олар өткір
бумен немесе ішінен бу жіберілетін түтікшелердің көмегімен қыздырылады.
Каустификатордан шығарылатын суспензия тұндырғыштарға беріледі.
Тұндырғыштан кейін ерітінді декантацияланып (ерітіндіні қатты бөлшектерден
айыру), үшқорапты вакуум-буландыру қондырғысында буландырылып, балқытуға
және қатты өнім алу сатысына жіберіледі. Қатты өнім қабықшалар немесе
түйіршіктер түрінде өндіріледі. Күйдіргіш натрды толық бөліп алу үшін шлам
(тұнба) шаюшы-декантер аппараттарында көп сатылы шайылады. Мөлдірленген
ерітінді декантердің жоғарғы жағынан шығарылып буландыру бөліміне
жіберіледі. Жуылған шлам (тұнба) барабан вакуум-сүзгіштерде бөлініп қалдық
жинағыштарға жіберіледі.
3 Қондырғының сипаттамасы және жұмысты орындау әдістемесі
3.1. Қондырғылар, техникалық және аспаптық құралдар:
1. Каустификацияға арналған зертханалық қондырғы
2. Химиялық ыдыстар
3. Титрлеу қондырғысы
4. Liston А 1210 аквадистилляторы
5. ВЛТЭ-150 зертханалық таразысы
6. Вакуум-сүзгіш қондырғы
3.2 Қондырғының сипаттамасы
Сода ерітіндісін каустификациялауға арналған зертханалық қондырғының
сызба-нұсқасы 2.1-ші суретте көрсетілген. Ол сумен толтырылған термостаттан
(1), суды жылытуға арналған электр қыздырғыштардан (2) және
араластырғыштан (4) тұрады. Термостаттағы температураны қосалқы
термометрмен (7) қадағалап, автоматты бағыттаушы жүйеге жалғанған
кедергілік термометрдің (3) көмегімен реттейді. Термостаттың ішіне қақпағы
бар фарфор стакан түрінде жасалған каустификатор (5) орналастырылған, оның
қақпағының тесігі арқылы араластырғыш (6) өткізілген.
3.3 Каустификацияға қажетті әк тасының шығынын есептеу
1. Тәжірибе жүргізу үшін бастапқы сода ерітіндісінің концентрациясы
5-20% аралығында болатын үш ерітінді алады. 200С-де концентрациясы 22%-дан
жоғары болатын ерітінді дайындау мүмкін емес, себебі мұндай концентрация
Na2CO3-ң судағы ерігіштігінен жоғары болады.
2. Концентрациясы белгілі ерітіндінің берілген көлеміне (2.1)-ші
реакция бойынша қажетті СаО-ң теориялық шығыны есептеледі. Ол үшін ең
алдымен бастапқы ерітіндідегі Na2СО3-тің құрамын титрлеу арқылы анықтайды.
3. Талдау жүргізу үшін конусты колбаға зерттелетін ерітіндінің 10мл
көлемін пипетканың көмегімен құйып, оған 40-50мл дистилденген су және 2-
3тамшы метилқызғылт индикаторын қосып, 1н НСІ ерітіндісімен ерітіндінің
түсі сарыдан әлсіз қызғылт түске енгенше титрлейді. Титрлеуге кеткен 1н НСІ-
дың мөлшері (мл) Na2СО3-тің мөлшеріне эквивалентті болады.
Бастапқы сода ерітіндісінің құрамын есептеу мысалы. Бастапқы сода
ерітіндісінің 10мл көлемін титрлеуге 20мл 1н НСІ ерітіндісі кетсін дейік.
Бастапқы сода ерітіндісінің концентрациясын келесі формула бойынша
есептейді:
= (2.6)
мұндағы: V – сынаманы титрлеуге шығындалған 1н тұз қышқылы ерітіндісінің
көлемі, мл; Vсод – титрлеуге алынған сода ерітіндісі сынамасының көлемі, мл;
К - 1н тұз қышқылы ерітіндісінің титрінің түзету коэффициенті (К=0,95); 53
- Na2CO3-тің г-эквиваленті.
Сода ерітіндісінің концентрациясы:
Бастапқы ерітіндінің берілген (200мл) көлеміндегі Na2CO3-тің
мөлшері:
4. Концентрациясы с (%) салмағы m (г) сода ерітіндісіне жұмсалатын СаО-ң
шығын коэффициенті (b) келесі теңдеу бойынша есептеледі:
(2.7)
мұндағы: 56 және 106 – сәйкесінше СаО мен Na2CO3-тің молярлық
салмақтары.
5. Стехиометриялық мөлшерден 5% артығымен алынған СаО-ң шығыны (а)
:
а=1,05 b (2.8)
Зертханалық жағдайда каустификация дәрежесінің сода ерітіндісінің
концентрациясына тәуелділігін анықтау мақсатымен каустификация жүргізу үшін
майдаланған сөндірілмеген әк тасы мен сода ерітіндісінің үш түрлі
концентрациясының 100 немесе 200 грамм мөлшері қолданылады.
3.4 Жұмысты орындау тәртібі
1. Фарфор стаканға (5) берілген мөлшердегі (100-200г) бастапқы сода
ерітіндісін құйып, алдын-ала керекті температураға дейін қыздырылған
термостатқа (1) орналастырады.
2. Ерітінді араластырғышы қосылған каустификаторда 800С-ге дейін
қыздырылады, содан кейін ерітіндіге майдаланған әк тасын 5-10минут
аралығында аз-аздап қосады.
3. Сода ерітіндісіне есептелген әк тасының барлығын қосып болғаннан кейін
тәжірибенің басталу уақытын белгілейді. Каутификацияны
40-60минут аралығында жүргізеді. Каустификация температурасы тәжірибе
барысында тұрақты 800С болуы керек.
4. Тәжірибе аяқталғаннан кейін араластырғышты тоқтатып, каустификаторды
термостаттың ішінен алады. Каустификация дәрежесін анықтау үшін қалдықты
0,06МПа вакуумда сүзіп алу керек, ол үшін Бунзен колбасын және Бюхнер
үрінкесін қолданады. Сүзіндіні конусты колбаға құйып алады. Тұнбаны ыстық
сумен шайып, жуынды суларды жинайды.
5. Фильтраттағы және жуынды сулардағы NaOH пен Na2CO3-ң құрамын титрлеу
арқылы анықтап, олардың қосындысын есептейді.
6. Алынған мәліметтер бойынша әрбір тәжірибе үшін каустификация дәрежесін
(Х) есептейді. Ол NaOH-ң фильтрат пен тұнбадағы мөлшерінің NaOH пен Na2CO3-
тің (NaOH-қа есептегенде) фильтрат пен тұнбадағы қосынды салмағына қатынасы
бойынша есептеледі. Содан кейін каустификация дәрежесінің бастапқы сода
ерітіндісінің концентра-циясына тәуелділік графигін салады да, қорытынды
жасайды.
1-термостат; 2-қыздырғыш; 3-контактілік термометр; 4,6- араластырғыш;
5-каустификатор; 7-бақылаушы термометр; 8-әкті салуға арналған үріңке.
2.1 сурет - Сода ерітіндісін каустификациялауға арналған қондырғының
сызба-нұсқасы.
3.5 Виртуалды жұмысты орындау тәртібі
Зертханалық жұмыстың компьютерлік нұсқасы бірнеше кезеңнен тұрады.
Ең алдымен студенттер процестің теориялық негіздерімен және виртуалды
жұмысты орындау әдістемесімен танысады. Содан кейін жұмысты орындау үшін
келесі тесттік сұрақтарға жауап береді:
1) Каустік соданы химиялық әдіспен алуда қолданылатын реагенттер.
2) Каустификацияға берілетін сода ерітіндісінің тиімді концентрациясы.
3) Сода ерітіндісін әк тасымен каустификациялау реакциясының теңдеуі.
4) Сода ерітіндісін әк сүтімен каустификациялау реакциясының теңдеуі.
5) Сода ерітіндісін каустификациялау температурасы.
6) Ерітіндідегі Na2CO3-тің құрамын анықтау үшін қолданылатын ерітінді және
оның концентрациясы.
7) Каустификация нәтижесінде пайда болатын шлам (қалдық).
8) Сода ерітіндісін каустификациялау дәрежесі.
9) Суспензияны бөлу тәсілі.
10) Әк тасын енгізу тәсілі.
Дұрыс жауапты таңдап, оны (O’k) батырмасымен қабылдап келесі сұраққа
көшеді. Ұсынылған 10 сұрақтың 10-на дұрыс жауап бергеннен кейін студент
жұмысты орындауға рұқсат алады (жұмысты бастау тетігі). Бұл шарт
орындалмаған жағдайда қайтадан бағдарламаның басына көшіп, тест-рұқсат
тапсыру керек.
Содан кейін студент каустификация процесін орындайды (2.2-ші сурет):
сода ерітіндісінің оқытушы берген мөлшерін (100 немесе 200 грамм) және
ерітіндінің 3 түрлі концентрациясын таңдайды. Егер концентрация дұрыс
енгізілген болса, онда (2.1)-ші реакцияның теңдеуі бойынша әктің
стехиометриялық шығын коэффициентін (b) және 5%-ды артық мөлшерін (a)-ны
есептеп, алынған мәліметтерді сәйкесті ұяшықтарға енгізеді. Концентрациялар
дұрыс емес енгізілгенде немесе (b) және (a) мәндері дұрыс есептелмеген
жағдайда қосу батырмасын басқан кезде жіберілген қателер көрсетіледі,
оларды дұрыстау керек. Барлық мәліметтер дұрыс енгізілген жағдайда ғана
жұмысты орындауға көшуге болады.
Жұмысты орындау үшін әкті енгізу, қосу, температура және таймер
деген процесті жедел реттеу батырмалары қолданылады. Сода ерітіндісін
каустификациялау процесінің технологиялық ережесі бұзылған кезде де
жіберілген қателер көрсетіледі. Егер студент үштен көп қате жіберсе
қанағаттанарсыз деген баға алады да, жұмысты қайтадан тест-рұқсаттан
бастайды. Егер каустификация дұрыс жүргізілген болса, студент қосу,
өшіру батырмаларының көмегімен суспензияны сүзу (2.3-ші сурет) және
тұнбаны шаю (2.4-ші сурет) процестерін орындауға көшеді. Содан кейін
сәйкесті ұяшықтарда алынған фильтраттың, тұнбаның және жуынды сулардың
салмақтары көрсетіледі. Фильтраттағы және тұнбадағы NaOH-ң және Na2CO3-ң
(NaOH-қа шаққанда) қосынды мөлшерінің мәндері бойынша студент каустификация
дәрежесін есептеп, оның мәнін сәйкесті ұяшыққа енгізеді. Егер есептеу дұрыс
жүргізілген болса, бағдарлама каустификация дәрежесінің сода ерітіндісінің
концентрациясына тәуелділік графигін тұғызады, ал студент жұмыс бойынша
қорытынды жасайды.
2.2 сурет - Виртуалды зертханалық жұмысты орындаудың 1-ші кезеңі
Студенттің процестің теориялық негіздерін игеру дәрежесін бағалау үшін
жұмысты қорғауға арналған 20 сұрақтан тұратын тесттік тапсырмалар
ескерілген:
1) Каустік соданы әкті әдіспен алудың электрохимиялық әдіспен
салыстырғандағы артықшылығы.
2) Ерітіндінің СаСО3 бойынша қанығуын төмендету үшін қолданылатын тәсіл.
3) Каустификацияны әк тасының 5-10%-ды артық мөлшерімен жүргізу не үшін
қажет?
4) Каустік соданы химиялық әдіспен алудың кемшілігі.
5) Каустік соданы электрохимиялық әдіспен алудың кемшілігі.
6) Каустификацияны жоғары температурада жүргізу себебі.
7) Кинетикалық аймақта жүретін әртекті процестің қай сатысы жәй жүреді?
8) Кинетикалық аймақта жүретін процестің жылдамдығына температураның
жоғарылауы қалай әсер етеді?
9) Сода ерітіндісінің концентрациясын жоғарылатқан кезде оның
каутификациялау дәрежесі қалай өзгереді?
10) Кинетикалық аймақта жүретін процестің жылдамдығына қатты заттың
дисперсиялығының жоғарылауы қалай әсер етеді?
11) Сода ерітіндісін каустификациялау үшін әкті қолданудың артықшылығы.
12) Сода ерітіндісін каустификациялау үшін әкті қолданудың артықшылығы.
13) Сода ерітіндісін каустификациялау қай аймақта жүреді?
14) Каустік соданы әкті әдіспен алудың кемшілігі.
15) Каустік соданы әкті әдіспен алудың кемшілігі.
16) Ерітіндідегі Na2CO3-ң концентрациясының төменгі шегін негіздеу.
17) Ерітіндідегі Na2CO3-ң концентрациясының төменгі шегін негіздеу.
18) Ерітіндідегі Na2CO3-ң концентрациясының төменгі шегін негіздеу.
19) Каустификацияны жоғары температурада жүргізуді негіздеу.
20) Өндірістік жағдайда бірінші каустификациядан кейін қай саты жүреді?
Тесттік тапсырмаларды табысты тапсырғаннан кейін студентке: 19-20 жауапқа –
өте жақсы, 17-18 жауапқа – жақсы, 15-16 жауапқа қанағаттанарлық деген
бағалар қойылады. Егер студент 15-тен кем сұраққа жауап берсе, жұмыс
орындалмаған болып саналады және оны қайта орындау керек. Студентке
виртуалды жұмысты орындағаны үшін баға қойған кезде каустификацияны, сүзуді
және каустификация дәрежесін есептеуді жүргізген кезде жіберілген
қателері ескеріледі.
3.6 Талдауды жүргізу әдістемесі
Фильтрат пен жуынды сулардан СаСО3-і бөліп алғаннан кейін, ерітіндідегі
NaOH пен Na2CO3-ң құрамын карбонатты барий хлоридімен тұндыру әдісімен
анықтайды. Бұл әдіс бойынша зерттелетін ерітіндінің екі сынамасын алады.
Бірінші сынаманы жалпы сілтілікті (NaOH+Na2CO3) анықтау үшін метил қызғылт
индикаторының қатысында тұз қышқылымен титрлейді, ал екінші сынаманы NaOH-
тың құрамын анықтау үшін алдын-ала Na2CO3-ті барий хлоридімен тұндырып
содан кейін фенолфталеиннің қатысында тұз қышқылымен титрлейді.
1. Каустификациядан және қалдықты бөліп алғаннан кейінгі фильтраттың
талдауын, қалдықты сумен шаймай тұрып анықтайды. Алдымен фильтраттың
көлемін (V1) өлшейді, содан кейін фильтраттың 10мл көлемін 200-250мл
конусты колбаға құяды. Колбаға 50мл дистилденген су, 2-3тамшы метилқызғылт
индикаторын қосып, 1н НСІ ерітіндісімен ерітіндінің түсі сарыдан әлсіз
қызғылт түске енгенше титрлейді. Сынақты титрлеуге кеткен 1н НСІ-ң мөлшері
(v1) жалпы сілтілікті көрсетеді.
Күйдіргіш натрдың құрамын анықтау үшін фильтраттың басқа сынамасын
(10мл) көлемі 200-500мл конусты колбаға құяды. Содан кейін колбаға 50мл
дистилденген су және барий хлоридінің ерітіндісінің артық мөлшерін қосады
(BaCI2-нің 10%-ды ерітіндісінің 30мл-ін). Бұл кезде ерімейтін барий
карбонаты және барий гидроксиді түзіледі:
Na2CO3+BaCl2=2NaCl+BaCO3↓ (2.9)
2NaOH+BaCl2=2NaCl+Ba(OH)2 (2.10)
2.3 сурет – Виртуалды жұмысты орындаудың 2-ші кезеңі - суспензияны
сүзу.
2.4 сурет - Жұмысты орындаудың 3-ші кезеңі – тұнбаны жуып-шаю.
Карбонатты тұндырғаннан кейін сынамаға 2-3тамшы фенолфталеин қосып 1н НСІ
ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуге кеткен 1н НСІ ерітіндісінің көлемі v2
(мл) сынамадағы NaOH-тың мөлшеріне эквивалентті болады. Фильтраттағы NaOH
пен Na2CO3-ң құрамын келесі формулалардың көмегімен есептейді:
(2.11)
(2.12)
мұндағы: 40 және 53 - NaOH пен Na2CO3-ң г-эквиваленті; К – 1н НСІ
ерітіндісінің түзету коэффициенті; 10 – фильтрат сынамасының көлемі, мл.
2. Жуынды сулардың талдауы фильтраттың талдауына ұқсас болады, бірақ талдау
барысында тұз қышқылының 1н ерітіндісінің орнына оның 0,1н ерітіндісі
қолданылады. Жуынды сулардың көлемін анықтайды, әрқайсысы 20мл екі сынама
алып, бірінші сынамадағы жалпы сілтілікті, ал екінші сынамадағы NaOH
құрамын анықтайды.
Процестің технологиялық көрсеткіштерін есептеу
Каустік соданы химиялық әдіспен алу процесінің нәтижелігін сипаттайтын
негізгі көрсеткіш болып каустификация дәрежесі саналады. Оны анықтау үшін
(2.5) формуласы бойынша фильтрат пен тұнбадағы NaOH-ң салмағын және NaOH
пен Na2CO3-ң қосынды салмағын (NaOH-қа шаққандағы) есептейді.
Каустификация дәрежесін есептеу мысалы
10мл фильтратты метилқызғылт қатысында титрлеуге 25мл (v1), ал осы
фильтраттың 10мл-ін ВаСІ2 ерітіндісімен карбонатты тұндырғаннан кейін
титрлеуге 21мл (v2) 1н НСІ ерітіндісі (К=0,95) кетті дейік. NaOH пен Na2CO3-
ң концентрацияларын (2.11) және (2.12) формулалары бойынша есептегенде:
Каустификациядан кейін алынған фильтраттың барлық көлеміндегі (мысалы,
фильтраттың жалпы көлемі V1=300мл) NaOH пен NaCO3-тің мөлшері:
Жуынды сулардың көлемі V2=200мл. Оның жалпы сілтілігін анықтау мақсатымен
20мл көлемін титрлеуге 0,1н НСІ ерітіндісінің 22мл (v1΄) кетті. Жуынды
сулардағы (сынаманың көлемі 20мл) NaOH-ң құрамын анықтауға 18мл 0,1н НСІ
ерітіндісі (v2) кетті. NaOH пен Na2CO3-ң концентрацияларын (2.11) және
(2.12) формулалары бойынша есептегенде:
Алынған жуынды сулардағы NaOH пен NaCO3-тің жалпы мөлшері:
Каустификация процесінің нәтижесінде алынған NaOH-тың жалпы мөлшері
23,94+0,72=24,66г. Қалған соданың мөлшері 6.04+0,21=6,25г. немесе NaOH-қа
есептегенде – 6,25х80106=4,72г.
Сода ерітіндісінің каустификация дәрежесі (Х):
Талдау және есептеу нәтижелерін 2.1 және 2.2-ші кестелерге енгізеді.
2.1 - кесте Фильтратты талдау нәтижелері
Бастапқы ерітінді 1н HCl Фильтратты талдау
ерітіндісінің
көлемі, мл
Көлемі Na2CO3-ң Көлем Na2CO3-ң NaOH-ң құрамы
V, мл құрамы V1, мл құрамы
гл г v1
Көлем Na2CO3-ң құрамыNaOH-ң құрамы
V2, мл
v1΄
Ток бойынша шығым деген түсінік химиялық процестердегі өнімнің шығымы
деген түсінікке сәйкес келеді. Заттың теориялық мөлшерін Фарадейдің екі
заңын біріктіретін теңдеу арқылы есептеуге болады:
немесе (3.2)
мұндағы: – электрохимиялық эквивалент, га-сағ; - ток күші, а; А
– электролиз кезінде бөлінетін заттың атомдық салмағы, г;
τ - электролиздің ұзақтығы, сағ; n – катионның валенттілігі; F - Фарадей
саны, 26,8 а-сағг.-экв.
Энергияны қолдану дәрежесі (μ) өнімнің бірлігін өндіруге қажет энергияның
теориялық мөлшерінің (Wтеор) оның тәжірибе жүзінде жұмсалған мөлшеріне
(Wтәж) қатынасымен анықталады:
(3.3)
Өнімнің бірлігін өндіруге қажет энергияның теориялық шығыны (квт-сағ.) мына
формуламен анықталады:
(3.4)
мұндағы: Uтеор - ыдыраудың теориялық кернеуі, в.
Uтеор=(aт- (кт (3.5)
мұндағы: (aт және (кт – анодты және катодты реакциялардағы тең әсерлі
потенциалдар, в.
Энергияның тәжірибе жүзіндегі шығыны электролизердегі нақты кернеуге
байланысты болады:
(3.6)
Осы теңдеулерді түрлендіре отырып мынадай формула аламыз:
(3.7)
Бұл теңдеуден энергияны қолдану дәрежесі ток бойынша шығымға тура
пропорционал, ал электролизердегі нақты кернеуге кері пропорционал екенін
көруге болады
2.2 Металдарды электрохимиялық қаптау процестері
Өндірісте сулы ерітінділер мен балқымалардың электролизі кеңінен
қолданылады. Өндірістің электрохимиялық әдістерінің химиялық әдістермен
салыстырғандағы артықшылықтары: 1) технологиялық процестің жеңілдігі; 2)
шикізат пен энергияның толық қолданылуы; 3) өндірілетін өнімнің жоғары
сапасы. Көрсетілген артықшылықтарына байланысты электрохимиялық процестер
көптеген өнімдерді өндіру үшін қолданылады (мысалы хлор, сілтілер, оттегі
және т.с.с. өндірістерінде, металдарды және оларды қорғау қабықшаларын
алғанда).
Металдарды коррозиядан қорғау үшін гальваникалық қаптау кеңінен
қолданылады. Гальваникалық қаптауды сәйкес тұздардың сулы ерітінділерін
электролиздеу арқылы түрлі-түсті металдарды бұйымның бетіне тұндыру арқылы
алады.
Гальваникалық қаптаулар халықшаруашылығының көптеген салаларында
кеңінен қолданылады. Олар металдарды коррозиядан қорғау үшін ғана емес,
сонымен қатар негізгі бұйымның тозуға төзімділігін, электр өткізгіштігін
және т.б. маңызды қасиеттерін жоғарылату үшін де қолданылады.
Бұйымдарды техникалық сипаттамаларына қойылатын талаптарды ескере
отырып гальваникалық қаптауларды үш түрге бөлуге болады:
1) қорғау-тұтынушылық гальваникалық қаптаулар, олар бұйымның
бетін коррозиядан қорғаумен қатар оның тұтынушылық қасиеттерін
жоғарылатады;
2) қорғаушы электролиздік қаптаулар бұйымдарды әртүрлі
агрессивтік ортада коррозиядан қорғау үшін, көлік, ұшақтар, радиотехника
және электроника өнеркәсіптерінде, құрылыста қолданылады;
3) арнайы гальваникалық қаптаулар металдың бетіне арнайы белгілі
қасиеттер беру үшін қолданылады (мысалы, беріктік, төзімділік, магниттік,
электрқорғаушы). Сонымен қатар арнайы гальваникалық қаптаулар тозған
бұйымдарды қалпына келтіру үшін де қолданылады.
Металдарды электрохимиялық қаптау процестерінің ең көп тараған
түрлеріне никельдеу, хромдау және мырыштау жатады. Мырыштау бұйымды тікелей
қаптау үшін қолданылады. Никельдеу процесі кеуектілігі төмен темірлерді
қаптау үшін ғана қолданылады. Бұйымдардың кеуектілігін төмендету үшін
алдымен оны мыспен, содан кейін никельмен қаптайды. Хром да темірдің
бетінде кеуекті қабат түзетіндіктен, темірді алдын-ала никельдеп, содан соң
хромдайды. Жоғарғы нәтиже алу үшін темірдің бетін төрт қабатпен қаптау
керек: никельмен, мыспен, екінші қайтара никельмен және хроммен.
Химиялық және электрохимиялық қасиеттеріне байланысты мысты қаптаулар
жеке қолданылмайды. Мыс атмосферады тез тотығып бұйымның бетінде оксидтер
мен негізгі тұздар түзеді. Мысты тікелей болаттың бетіне тұндыруға
болмайды, себебі болат күкірт қышқылында ериді. Сондықтан мысты қаптаулар
никельдеу және хромдаудың алдында жүргізіледі, бұл қымбат және тапшы
никельді үнемдеуге мүмкіндік береді. Темірді көміртекпен цементтеу
процесінде мыс жеке қаптаушы ретінде қолданылып, бұйымның цементтелмейтін
бөліктерін коррозиядан қорғайды. Баспа табақшаларының өндірісінде мыс
негізгі жұқа қабат ретінде қолданылады.
Қорғау әрекетінің механизміне байланысты барлық гальваникалық қаптаулар
анодты және катодты болып бөлінеді. Егер қаптаушы металдың электродты
потенциалы қапталатын металдың электродты потенциалынан аз болса (яғни,
егер қаптаушы металдың электр терістігі көбірек болса), онда қаптау анодты
болып, электролиттің әсерінен қаптаушы металл ериді. Болатқа қатысты мырыш
пен кадмий анодты қаптаушы болып табылады. Ал мыс, хром, никель, қалайы,
қорғасын, алтын және күміс катодты қаптаушы болады. Металдарды
электрохимиялық жолмен қаптаған кезде қапталатын зат катод рөлін атқарады.
Оған металл катиондары жұқа біркелкі қабат түрінде тұнады. Қаптаушы металл
анод рөлін атқарады және электролитте ериді.
Никельдеу процесінде металды никель анод рөлін атқарады да, элетролиз
процесінде ериді. Электролит ретінде құрамында 170-200гл NiSO4(7H2O
болатын никель сульфатының ерітіндісі қолданылады. Ерітіндінің электр
өткізгіштігін жоғарылату үшін оған 80-160гл Na2SO4(10H2O, 20гл NaCl,
20гл Н3ВО3 қосады. Никельдеу процесінде электродтарда келесі процестер
жүреді. Болат катодта никель немесе сутегі бөлінуі мүмкін:
Ni2++2e=Ni0 (3.8)
2H++2e=H2 (3.9)
Ni2+ ионының разрядталуының тең әсерлі потенциалы (φNi = – 0,23в) H+
ионының разрядталуының тең әсерлі потенциалынан (φН2 = – 0,415в) аз
болғандықтан, катодта тек қана металды никель бөлінеді. Анодта тотығу-
тотықсыздану реакциялары жүреді:
Ni0 –2е= Ni2+ (3.10)
2OH-–2ē=H2O+0,5O2 (3.11)
Бұл кезде никельді анодтың еруі басымырақ болады.
Мыстау процесінде қышқыл электролиттер қолданылады, олардың құрамында
200-250гл мыс купоросы (CuSO4(5H2O) және 50-70гл күкірт қышқылы (H2SO4)
болады. Анод ретінде мыс табақшалары, ал катод ретінде никель немесе
никельденген болат бұйым қолданылады. Мыстың электродты потенциалының мәні
(φCu=+0,34в) оң таңбалы болғандықтан, катодта сутегі тотықсызданбайды.
Сондықтан еківалентті мыс иондары катодта разрядталады:
Cu2+ +2e=Cu0 (3.12)
Анодта (никельдеу процесіне ұқсас) мыс анодының ерітіндіде еруі жүреді:
Cu0–2e=Cu2+ (3.13)
Бұл шарттарда мыстың ток бойынша шығымы 100%-ды құрайды.
Хромдау процесінде катод рөлін хромдалатын темір бұйым, ал электролит
ретінде хромқышқылының ерітіндісі қолданылады. Электролиз процесінде темір
катодта алты валентті хромның металды хромға немесе молекулалы сутегіге
дейін тотықсыздануы жүреді:
СrО4-2+6ē+4Н2О=Сrº+8ОН( (3.14)
2Н++2ē=Н2 (3.15)
Ал анодта келесі реакциялар жүреді:
2ОН-–2ē(Н2О+0,5О2 (3.16)
Сr+3–3ē(Cr+6 (3.17)
Хромдау процесінде ток бойынша шығым өте төмен болады (алты валентті хромға
есептегенде 8-16%). Электр энергиясының негізгі бөлігі жанама процестерге
жұмсалады:
СrО4+3+4ē+4Н2О(Сr(ОН)2+6ОН- (катодты процесс) (3.18)
Сr+3–3ē(Сr+6 (анодты процесс) (3.19)
Хромның сапалы тұнбаларын алу үшін электролиттің құрамында міндетті түрде
күкірт қышқылы немесе оның тұздары болуы керек. Күкірт қышқылы хромдау
кезінде пайда болатын коллоидты қабықшаны ыдыратады.
3 Қондырғының сипаттамасы және жұмысты орындау әдістемесі
3.1 Қондырғылар, техникалық және аспаптық құралдар:
1. Металдарды электрохимиялық қаптау қондырғысы
2. ВЛТЭ-150 зертханалық таразысы
3. ШС-80 кептіру шкафы
3.2 Қондырғының сипаттамасы
Электрохимиялық қаптауға арналған қондырғының сызба-нұсқасы 3.1-ші
суретте көрсетілген. Ол анодпен (5) және катодпен (6) жабдықталған
электролизерден (4), вольтметрден (7), кулонометрден (3) және реостаттан
(3) тұрады. Электролизер ретінде сыйымдылығы шамамен 1л шыны ыдыс
қолданылады. Анод ретінде электролизердің қақпағына мықтап бекітілген екі
жез немесе мыс табақшалары қолданылады. Катод ретінде никельденген бұйым
немесе никель табақшасы қолданылады.
1-тұрақты ток көзі; 2- реостат; 3- кулонометр; 4- электролизер; 5-анод;
6-катод; 7-вольтметр; 8-амперметр; 9-өшіргіш.
3.1 сурет - Электролизге арналған зертханалық қондырғының сызба-нұсқасы
3.3 Жұмысты орындау тәртібі
1. Бұйымды электролизге дайындау.
Бұйымның бетінің тегіс еместігі, лай, тот, майлы дақтар қапталу сапасын
және электролиз процесін нашарлатады. Сондықтан қапталатын бұйымдарды алдын-
ала мұқият тазарту қажет. Темір бұйымның бетін механикалық және химиялық
әдістермен тазартады. Механикалық әдістерде зімпара қағазы немесе киіз
қолданылады. Бұйымдардың бетін жылтырату үшін хромды немесе крокусты
пасталар қолданылады. Бұйымдарды майсыздандыру және су сіңірімділік
қабілетін жоғарылату үшін оларды концентрациясы 100гл NaOH ыстық сілтілік
ерітіндісімен немесе органикалық ерітінділермен (мысалы, этанолмен)
өңдейді.
2. Темір бұйымды электролизерге салар алдында сумен жақсылап шайып,
кептіріп, салмағын техникалық ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
М.ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН УНИВЕРСИТЕТІ
Химиякафедрасы
БИОХИМИЯ пәні
Зертханалық жұмыс
Тақырыбы:__________________________ ______________________________
Орындаған:_________________
Тобы:_________________
Қабылдаған:_________________
Шымкент, 2023 ж.
№I ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС
КАУСТІК СОДАНЫ ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ ӘДІСПЕН АЛУ
1. Жұмыс мақсаты:
1) Каустік соданы электрохимиялық әдіспен алу технологиясымен
танысу. Натрий хлориді ерітіндісінің электролизі кезіндегі негізгі
электродты процестерді оқып үйрену.
2) Процестің технологиялық көрсеткіштерін анықтау: электролиз
өнімдерінің ток бойынша шығымын және электр энергиясының қолдану дәрежесін
есептеу.
3) Электролиз параметрлерінің (процестің ұзақтығының, ерітіндінің
концентрациясының, ток күшінің) процестің негізгі көрсеткіштеріне әсерін
анықтау.
2 Теориялық мәліметтер
2.1 Электролиз туралы жалпы мағлұматтар, электрохимиялық процестердің
сипаттамасы
Электролиз дегеніміз ерітінділер және электролит балқымалары арқылы
электр тогын өткізгенде электродтарда жүретін процесс. Электролиттер
дегеніміз ерігенде не балқығанда, ерітіндіге не балқымаға электр тогын
өткізу қабілетін беретін заттар. Сонымен қатар электролиттерді екінші текті
өткізгіштер деп те атайды. Натрий хлоридінің сулы ерітіндісі қолдануға
ыңғайлы электролит болып саналады. Электролиттер еріген кезде оң және теріс
зарядталған бөлшектерге – иондарға (аниондар мен катиондар) ыдырайды. Олар
электролиттерге ерекше қасиеттер береді.
Электролиттер екі негізгі топқа бөлінеді: күшті (иондарға толық
диссоциацияланады) және әлсіз. Күшті электролиттер салыстырып қарағанда аз
болады. Оларға сілтілі және сілтілік әсері бар металдардың минералды
тұздары, галогенидтер және кейбір ауыспалы металдардың перхлораттары және
нитраттары жатады. Минералды қышқылдар мен сілтілер тек барынша сұйытылған
сулы ерітінділерде ғана күшті электролит бола алады. Әлсіз электролиттерге
органикалық тұздар, қышқылдар және негіздер, сонымен қатар ерітіндіде көп
зарядты иондар түзетін көптеген бейорганикалық заттар жатады.
Электролиттерде реакция басталуы үшін тұрақты электр тогын беру керек.
Электролиттерге электр тогы электродтардың көмегімен беріледі. Оң
зарядталған электродтың (анодтың) бетіндегі иондар, молекулалар және
атомдар электрондарын береді, яғни анодта электрохимиялық тотығу реакциясы
жүреді. Ток көзінің теріс полюсіне қосылған электродта (катодта)
электрондардың қосылуы жүреді, яғни катодта электрохимиялық тотықсыздану
реакциясы жүреді.
Электролит ерітіндісі не балқымасы арқылы электр тогын өткізу
уақытының, электр тогының мөлшерінің және өндірілетін не шығындалатын
заттардың мөлшерлерінің арасында Фарадей заңдарымен анықталатын нақты
сандық қатынастар бар.
Фарадейдің 1-ші заңы: Электролиз кезінде бөлінетін заттардың мөлшері
электролит арқылы өткен электр тогының мөлшеріне тура пропорционал.
Фарадейдің 2-ші заңы: Әр түрлі электролиттер арқылы бірдей электр мөлшерін
өткізгенде электродтарда бөлінетін заттардың мөлшерлері олардың
электрохимиялық эквиваленттеріне пропорционал болады.
Электр мөлшері кулон (ток күші І ампер болғанда І секундта өткен электр
мөлшері), немесе ампер–сағат (І ампер-сағат = 3600 кулон) бірлігімен
өлшенеді. Бір грамм–эквивалент затты алуға шығындалатын электр мөлшері
тұрақты сан болып табылады, оны Фарадей саны деп атайды. Фарадей саны 96500
кулон = 96500 ампер-сек. = 26,8 ампер–сағ. тең.
1 ампер-сағат электр мөлшері өткенде электродта түзілген заттың мөлшері
сол заттың электрохимиялық эквиваленті деп аталады. Заттың атомдық салмағын
(А) біле отырып, оның электрохимиялық эквивалентін (Е) есептеуге болады:
(1.1)
Электролиз процесінің нәтижелілігі келесі параметрлермен және
көрсеткіштермен сипатталады: ток күші, кернеу, ток тығыздығы, ток бойынша
шығым, электр энергиясын қолдану дәрежесі және электр энергиясының шығын
коэффициенті.
Электролизерлердегі (электролиз жүретін аппарат) ток күші оның
өнімділігін сипаттайды. Электролизер арқылы өтетін ток күші неғұрлым көп
болса, электролиз процесінде алынатын өнімнің шығымы соғұрлым жоғары
болады.
Электролизердегі нақты кернеу бірнеше құраушылардан тұрады.
Uтәж.=Uт+Uконц+ Uасқ..+(J·R (1.2)
мұндағы: Uт – ыдыраудың теориялық кернеуі, в.
Uт=(aт- (кт (1.3)
мұндағы: (aт және (кт – анодты және катодты реакциялардың тең әсерлі
потенциалдары, в.
Uконц – концентрациялық поляризация,
в:
Uконц=((a.конц -(k.конц ) (1.4)
Uасқ. - анод пен катодтағы асқын кернеу потенциалы, в:
Uасқ..=((a-(к.) (1.5)
мұндағы: (a және (к – анодты және катодты асқын кернеулер, в.
(J·R – омдық кедергілер қосындысы, яғни электролиттің, диафрагманың,
электродтардың, ток өткізгіштерінің омдық кедергілеріне шығындалатын
кедергі.
Натрий хлоридінің қаныққан ерітіндісінің электролизі кезіндегі анодтың және
катодтың тең әсерлі потенциалдары:
(aт=+1,33в, (кт= − 0,84в.
Электролиз кезінде омдық кедергілер қосындысының және поляризацияның
шамасын төмендету арқылы электролизердегі кернеуді азайтуға тырысады.
Ыдырау кернеуі әрекеттесуші заттың табиғатына байланысты болғандықтан оны
өзгерту мүмкін емес.
Ток тығыздығы дегеніміз электролизер арқылы өтетін ток күшінің электрод
бетінің шамасына қатынасы (ам2). Ток тығыздығының шамасы электрод бетінің
бірлігінен алынатын өнімнің мөлшерін, яғни электролизердің өнімділігін
анықтайды. Сондықтан, егер ток тығыздығын жоғарылатқанда өнімнің шығымы
азаятын болса, онда ток тығыздығын мүмкіндігінше жоғарылатуға тырысады.
Ток бойынша шығым (() дегеніміз электролиз кезінде алынған заттың
мөлшерінің (Gтәж) оның Фарадей заңы бойынша алынуға қажет мөлшеріне (Gt)
қатынасы:
(= (1.6)
Ток бойынша шығым деген түсінік химиялық процестегі өнімнің шығымы деген
түсінікке сай. Заттың теориялық мөлшерін Фарадейдің екі заңын біріктіретін
теңдеу бойынша есептейді:
Gтеор= немесе Gтеор=J(((E (1.7)
мұндағы: А - электролиз барысында алынатын заттың атомдық салмағы, г;
J - ток күші, а; ( - электролиз ұзақтығы, сағ; n – катионның валенттілігі;
F- Фарадей саны, а·сағ.
Электр энергиясын қолдану дәрежесі (() дегеніміз энергияның теориялық
қажетті мөлшерінің (Wтеор.) оның электролиз кезінде шығындалған тәжірибелік
мөлшеріне (Wтәж) қатынасы:
(= (1.8)
Энергияның теориялық шығыны (Wтеор.) келесі формула бойынша есептеледі:
Wтеор=UтеорJ(Gтеор (1.9)
Электролиз барысында жұмсалған энергияның тәжірибелік шығыны (Wтәж). келесі
формула бойынша есептеледі:
Wтәж= Uтәж.J(Gтәж (1.10)
Каустік соданы алудың электрохимиялық әдісі
Натрий хлориді ерітіндісінің электролизі – сулы ерітіндідегі
электрохимиялық процестің негізгі мысалы болып саналады. Бұл процестің
нәтижесінде құнды өнім каустік содамен (NaОН) қатар сутегі және хлор
алынады.
Электролиз процесі тор немесе тесіктері бар табақшалар түрінде жасалған
темір катоды бар диафрагмалық немесе сұйық сынапты электролизерлерде
жүргізіледі. Анод ретінде графит қолданылады. Өнеркәсіпте торлы болат
катодқа тығыз орналасқан сүзгіш диафрагмасы бар электролизер қолданылады.
Натрий хлоридінің қаныққан ерітіндісі анод кеңістігі арқылы беріледі. Ол
гидростатикалық қысым әсерінен кеуек диафрагма арқылы сүзіліп, катодты жуып
өтеді.
Натрий хлориді суда келесі схема бойынша ыдырайды:
NaCl ↔ Na++Cl- (1.11)
H2O ↔ H++OH- (1.12)
NaCl ерітіндісі арқылы тұрақты ток өткенде анодта Cl- және ОН-
иондары разрядталады, ал катодта Na+ және H+ иондары. Анодта келесі тотығу-
тотықсыздану процестері жүруі мүмкін:
2OH- – 2ē ( H2O+0.5O2 (1.13)
2Cl--2ē(Cl2 (1.14)
Ал катодта келесі реакциялар жүруі мүмкін:
Na++ē(Na (1.15)
2H++2ē(H2 (1.16)
NaCl-ң қаныққан ерітіндісіндегі анодтағы ОН-
ионының разрядталуының тең әсерлі потенциалы +0,82в, ал Cl- ионының
разрядталу потенциалы +1,33в. Графитті анодтағы оттегінің асқын кернеуі
хлордың асқын кернеуінен жоғары болғандықтан, алдымен Cl- ионы Cl2-ні түзіп
разрядталады. Ерітіндінің концентрациясының төмендеуімен хлор разрядының
потенциалы жоғарылайды. Сондықтан процесте құрамында 310-315гл NaCl бар
қаныққан ерітінді қолданылады.
Темір катодта Na+ ионын разрядтау үшін электродтағы кернеу Н+ ионның
кернеуінен 6,5 есе көп болуы керек (Na+ ионы үшін –2,71в, ал Н+ ионы үшін
–0,415в). Бірақ электролизерде мұндай кернеудің болуы мүмкін емес,
сондықтан тек Н+ ионы ғана разрядталады. Ал Na+ және ОН- иондары катодтық
кеңістікте жиналып күйдіргіш натр түзеді:
Na++ OH-↔ NaOH (1.17)
Жалпы электролиз процесі мына теңдеумен өрнектеледі:
2NaCl+2H2O=Cl2+H2+2NaOH (1.18)
Электролиз процесінде электролиттердің құрамындағы иондардың ішінен теория
жүзінде ең аз электродты потенциалы бар ион ғана разрядталады.
Электролиз барысында негізгі процестермен қатар жанама процестер де
жүруі мүмкін. Жанама реакциялардың әсерін азайту үшін асбесті сүзгіш
диафрагма қолданылады. Жанама процестерге газды хлор мен оттегінің
ерітіндінің басқа компоненттерімен әрекеттесуі жатады. Хлор жарым-жартылай
аналитте еріп, су және сілтімен әрекеттесуі нәтижесінде натрий хлориді,
хлораты мен гипохлориті түзіледі:
Cl2+H2O ↔ HCl+HСlO (1.19)
HClO+NaOH ↔ NaClO+H2O (1.20)
HCl+NaOH ↔ NaCl+H2O (1.21)
3NaClO ↔ NaClO3+2NaCl (1.22)
Анодта ОН( ионының разрядталуына байланысты (1.14) теңдеуі бойынша өте аз
болса да оттегі бөлінеді, ол графитті анодтың көміртегісі мына реакция
бойынша әрекеттеседі:
С+O2 = СO2 (1.23)
Жанама процестер негізгі өнім бойынша ток шығымын төмендетеді, әсіресе
электр тогының көп бөлігі NaClO-ның NaClO3–ке дейін тотығуына шығындалады.
Жанама процестерді болдырмау немесе оларды азайту үшін электролиз өнімдері
араласпауы керек. Сол себептен анод және катод кеңістіктерін бөліп тұратын
дифрагма қолданылады.
Ток бойынша шығымды жоғарылату мақсатымен жоғары концентрациялы
электролит (310-315гл қаныққан ерітінді) қолданылады. Температураны 70-
800С–ге дейін жоғарылату электролизердегі кернеуді төмендетуге және электр
энергиясының меншікті шығынын азайтуға мүмкіндік береді.
Каустік соданы электрохимиялық алу әдісінің химиялық әдістермен
салыстырғандағы артықшылықтарына: 1) технологиялық процестің
қарапайымдылығы; 2) шикізат пен энергияның толық қолданылуы;
3) бірнеше құнды өнімдердің алынуы және 4) өнімнің жоғары сапасы жатады.
Электрохимиялық процестердің негізгі кемшілігіне электр энергиясының жоғары
шығыны жатады, ал электр энергиясына кететін шығындар өнімнің өзіндік
құнының маңызды бөлігін құрайды. Электрохимиялық өндірістерде электр
энергиясын тиімді қолдану маңызды мәселе болып саналады.
3 Қондырғының сипаттамасы және жұмысты орындау әдістемесі
3.1 Қондырғылар, техникалық және аспаптық құралдар:
1. Диафрагмалы электролиздік қондырғы
2. Химиялық ыдыстар
3. Титрлеу қондырғысы
4. Liston А 1210 аквадистилляторы
3.2 Қондырғының сипаттамасы
Мерзімді жұмыс істейтін электролизердің зертханалық қондырғысының
сызба-нұсқасы 1.1-ші суретте көрсетілген.
Ас тұзының сулы ерітіндісін электролиздеуге арналған қондырғы айнымалы
токты түзеткіштен (18), диафрагмалы электролизерден (21), ток күшін
реттейтін реостаттан (17), амперметрден (19) және вольтметрден (20) тұрады.
Электролизер қораптан (4) және қақпақшадан (16) тұрады. Қорап пен
қақпақшаға қысу өзегінің (5) көмегімен электролизердің конусты түбі (10)
бекітіледі. Электролизердің ішіне ток өткізгіш сақина (9), торлы темір
катод (8), көлденең асбестті диафрагма (7) және резеңке тығыздағыш (6)
орналастырылған. Қақпақшаның бетіне NaCl-ң қаныққан ерітіндісін
электролизерге беруге арналған үріңке (1), көлденең дискілі (3) көмірлі
анод (2) және хлор мен сутегіні шығаратын шыны түтікше (15)
орналастырылған. Ток (13) және (14) (катодты және анодты токөткізгіштер)
нүктелерге беріледі. Электролизер тіреуіштерге (12) орналастырылған, ал
электролизердің түбіне (10) өнімді жинайтын өлшемі бар ыдыс (11) қойылады.
Асбестті қоспаны катодта тұндыру арқылы сүзгіш асбесті диафрагма
дайындалады. Бұл үшін 20-30г. асбесті ұнтақтап, су қосып 15-20минут
аралығында біркелкі қоспа түзілгенше қайнатады. Алынған қоспаны (Бюхнер
үріңкесін және Бунзен колбасын қолданып) вакуум-сорғыштың көмегімен тесік
темір катодтың бетіне сүзіп алады. Диафрагманың беріктігін қамтамасыз ету
үшін тесік темір катодтың бетіне сүзетін мата орналастырылады. Темір
катодты диафрагмамен бірге электролизердің алынатын бөлігіне орналастырып,
үстіне цилиндр қорап пен қақпақшаны қойып болттармен бекітеді.
3.3 Жұмысты орындау тәртібі
1. Қондырғының жинау дұрыстығын және өлшеуіш құралдарының дұрыс қосылуын
тексереді.
2. Анодтық кеңістікке натрий хлоридінің берілген концентрациялы ерітіндісін
графиттік диск толық және анодтың өзегінің жартысы батып тұратындай етіп
құяды.
3. Қондырғыны ток көзіне қосып, реостаттың көмегімен берілген ток күшін
орнатады. Ток күшінің мәнін тәжірибенің соңына дейін тұрақты етіп ұстайды.
Вольтметр мен амперметрдің көрсеткіштерін жазып алады.
4. Тұрақты ережені қамтамасыз ету мақсатымен берілген шарттарда
электролизді 20минут аралығында жүргізеді, содан кейін катодты кеңістіктен
2-3сынама алып талдау жүргізеді. Талдау жүргізу үшін сынаманы келесі
тәртіппен алады: электролизердің түбіне 25мм-лік өлшеуіш цилиндрді қойып,
секундомерді іске қосып, 10минут аралығында катодты сұйықтықты жинайды.
Содан кейін екінші сынама алу үшін цилиндрді басқа цилиндрмен алмастырады.
5. Алынған католиттің көлемін өлшеп, конусты колбаға құяды. Цилиндрдің ішін
дистилденген сумен жақсылап шайып, жуындыны да колбаға құяды. Егер бастапқы
сынаманың көлемі 10мл-ден көп болса, онда талдау жүргізу үшін пипетканың
көмегімен оның 5мл-н алады.
6. Конусты колбадағы ерітіндіге индикатор ретінде 2-3тамшы фенолфталеин
тамызып, 0,1н НCl ерітіндісімен титрлейді. Егер индикатор ClO- ионының
әсерінен түссізденіп кетсе, онда ерітіндіге сутегінің асқын тотығының 30%-қ
ерітіндісінің 2-3мл қосып әдеттегідей титрлейді.
7. Титрлеу нәтижелері бойынша католиттегі күйдіргіш натрийдің
концентрациясын (гл) CNaOH есептейді:
CNaOH= (1.24)
мұндағы: V – сынаманы титрлеуге кеткен 0,1н НСІ ерітіндісінің мөлшері, мл;
V1 – титрлеуге алынған католиттің көлемі, мл; К – 0,1н НСІ ерітіндісінің
түзету коэффициенті; 0,004 – 0,1н НСІ ерітіндісінің 1мл-гі NaOH-ң мөлшері
4 Электролиздің технологиялық көрсеткіштерін есептеу
Электролиз процесінде энергияны тиімді қолданудың негізгі көрсеткіштері
ретінде ток бойынша шығым және энергияны қолдану дәрежесі қолданылады.
1. Ток бойынша шығымды (1.6) формула бойынша есептейді. Ол үшін
алдымен электролиз кезінде алынған заттың мөлшерін есептейді:
Gтәж= CNaOH (V21000 (1.25)
мұндағы: V2 - өлшеуіш цилиндрде жиналған католиттің көлемі, мл.
NaOH-ң теориялық мөлшері (1.7) формула бойынша есептеледі. Содан кейін
күйдіргіш натрдың ток бойынша шығымы ((1.6) формула) есептеледі.
2. (1.8) формула бойынша электр энергиясының қолдану дәрежесі есептеледі.
Ол үшін алдымен электр энергиясының теориялық (Wт) және тәжірибелік (Wтәж)
шығындары сәйкесінше (1.9) және (1.10) формулалары бойынша есептеледі. Бұл
кезде ток бойынша шығым арқылы көрсетілетін тәуелділікті алуға болады:
(=( (1.26)
3. Барлық тәжірибелік мәліметтер мен есептеулер нәтижелері 1.1 және 1.2-ші
кестелерге енгізіледі.
1.1 кесте - Электролиз процесінің тәжірибелік мәліметтері
Сынақ Сынақ алуТок күші Кернеу U, вКатолиттің Католиттің0,1н НСІ-ң
№ уақыты (?), а титрлеуге 10 минуттатитрлеуге
(τ), мин алынған алынған кеткен
көлемі V1, көлемі мөлшері
мл (V2), мл (V), мл
Uтеор Uтәж
1.2 кесте - Электролиз процесінің көрсеткіштері
Бастапқы Сынақ NaOH-ң NaOH-ң мөлшері, г Ток бойынша Электр
ерітіндінің№ концентра-ци шығым энергиясын
концентра-ц ясы ((), % қолдану
иясы (С), гл дәрежесі
(СNaCl), % (μ),
%
Gтеор Gтәж
үріңке; 2 – анод; 3 – графитті диск; 4 – қорап; 5 – қысу желесі; 6 –
резеңке тығыздағыш; 7 - асбест диафрагма; 8 - торлы темір катод; 9 -
ток өткізгіш сақина; 10 - электролизердің түбі; 11 - өлшемі бар ыдыс;
12 - электролизер тіреуіштері; 13 ,14 - катодты және анодты
токөткізгіштер; 15 - шыны түтікше; 16 – қақпақша; 17 – реостат; 18 -
айнымалы токты түзеткіш; 19 – амперметр; 20 – вольтметр.
1.1 сурет - Мерзімді жұмыс істейтін электролизердің қондырғысы.
Есептеулер нәтижелері бойынша процестің көрсеткіштерінің электролиз
уақытына және католиттегі NaOH-ң құрамына тәуелділігін анықтайды.
Зерттеулік жұмыстарды жүргізу барысында ас тұзы ерітіндісінің
концентрациясының ток бойынша шығым мен электр энергиясын қолдану
дәрежесіне әсерін зерттейді және электролиз процесінің тиімді технологиялық
ережесі бойынша қорытынды жасайды.
Қауіпсіздік техникасы
1. Қондырғыны міндетті түрде жұмыс істеп тұрған сорғыш шкафтың ішінде жинау
керек.
2. Оқытушымен бірге қондырғының жиналу дұрыстығын тексеру керек.
3. Жұмыс алдында сорғыш шкафты іске қосу керек.
4. Қондырғыны тек қана лаборанттың қатысуымен және реостат толық жұмыстан
шығарылған кезде қосу керек.
4. Электролиз кезінде электролизерге еңкейіп қарауға және газдың
шығып жатқанын иіскеп тексеруге болмайды. Себебі реакция нәтижесінде
бөлінген хлор және т.б. газдардан адам уланып қалуы мүмкін.
5. Катодтық кеңістікте сутегінің бөлінуіне байланысты, қондырғыны
отқа (шырақ, электр плиткасы және т.б.) жақын орналастыруға қатаң тыйым
салынады.
6 Бақылау сұрақтары
1. Электролиз туралы түсінік.. Фарадейдің 1-ші және 2-ші заңдары.
Электрохимиялық эквивалент.
2. Электрохимиялық процестердің негізгі технологиялық көрсеткіштері.
3. Ас тұзы ерітіндісінің электролизіндегі катодты және анодты процестер.
4. Қатты темір катодты және сүзгіш диафрагмалы электролизердің жұмыс істеу
принципі.
5. Технологиялық ереже параметрлерінің электролиз процесінің негізгі
көрсеткіштеріне әсері.
6. Электролиз процесінің технологиялық ережесінің тиімді параметрлерін
таңдау.
7. Электрохимиялық процестердің химиялық процестермен салыстырғандағы
артықшылықтары мен кемшіліктері.
№2 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС
СОДА ЕРІТІНДІСІН КАУСТИФИКАЦИЯЛАУ
1. Жұмыс мақсаты:
1) Сода ерітіндісін каустификациялау процесімен танысу
2) Процестің параметрлерінің сода ерітіндісін каустификациялау дәрежесіне
әсерін тәжірибе жүзінде және виртуалды зерттеу.
3) Зертханалық жұмысты виртуалды ережеде компьютерлік бағдарлама бойынша
орындау дағдыларын игеру.
2 Теориялық мәліметтер
2.1 Каустік соданы химиялық әдіспен алу
Сода ерітіндісінің каустификациясы әктік әдіспен күйдіргіш натрий
алудың негізгі сатысы болып саналады. Сонымен қатар, каустификация
сульфатты әдіспен целлюлоза, ылғал сілтілі әдіспен саз алу және т.б.
өндірістердің бір сатысы болып табылады.
Каустификация төменгі температурадағы әртекті катализсіз процестерге
жатады. Бұл процесс ізбесті-содалы тәсілмен суды жұмсарту үшін де
қолданылады. Пайда болатын тұнбаның бөлшектерінің өлшемдерін үлкейту, яғни
қалдықтың тұну жылдамдығын жоғарылату үшін суды алдын-ала тазартудың
кешенді реагентті тәсілі қолданылады. Бұл тәсілде сода ерітіндісі мен әкті
алдын-ала араластырып, қыздырып содан кейін суға қосады. Бұл жағдайда сода
ерітіндісінің каустификациясының нәтижесінде кальций карбонатының тұнбасы
түзіледі:
Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + 2NaOH + Q (2.1)
Бұл тәсіл аммиакты әдіспен кальцийлі сода өндірісінде натрий хлорид
ерітіндісін кермек тұздардан тазарту үшін де қолданылады.
Күйдіргіш натр өндірісінде шикі бикорбанатты декарбонизациялау немесе
кальцийлі соданы еріту арқылы алынған сода ерітіндісін әкпен немесе әк
сүтімен өңдеу нәтижесінде (2.1)-ші реакция бойынша тұнба түзіледі.
Каустификациялау процесінде әк сүтінің орнына әкті қолдану:
1) СаО-ны сөндіру жылуын қолдануға және 2) әк сүтімен келетін суды
процестен ығыстыру нәтижесінде күйдіргіш натрдың шоғырланған ерітіндісін
алуға мүмкіндік береді. Сода ерітіндісін каустификациялау процесі
кинетикалық аймақта жүретін, сұйық-қатты жүйесіндегі қайтымды
экзотермиялық процесс болып табылады. Реакцияның нәтижесі негізінен еритін
компоненттердің Са(ОН)2 мен СаСО3-ң ерігіштерінің қатынасына, яғни ОН- және
СО32- иондарының ерітіндідегі концентрацияларына байланысты болады.
Процестің басында (2.1) реакциясының бағыты оң жаққа ығысқан, себебі
СаСО3-ң ерігіштігі Са(ОН)2-ң ерігіштігінен төмен. Мысалы, 1000С-де Са(ОН)2-
ң судағы ерігіштігі 0,07%, ал СаСО3-кі - 0,00002% ғана болады. Сонымен
қатар, каустификация процесі басталғанда ерітіндінің құрамында көп мөлшерде
СО32- иондары болады. Бұл иондар ерігіштігі онсыз да өте төмен СаСО3-тің
ерігіштігін одан бетер төмендетеді. Каустификация барысында ерітіндіде ОН-
иондары жиналады, ал СО32- иондарының мөлшері азаяды. Сондықтан СаСО3-тің
ерігіштігі артады да, Са(ОН)2-ң ерігіштігі төмендейді. Тұздардың ерігіштігі
бірдей болған кезде тепе-теңдік орнайды.
Қайтымды реакцияның (2.1) тепе-теңдік тұрақтысы жалпы түрде былай
жазылады:
(2.2)
Каустификация кезінде реакциялық қоспада әрдайым қатты күйде кальций
гидрооксиді мен карбонаты болады, сондықтан олардың мәндері [Ca(OH)2] және
[CaCO3] тұрақты және оларды тепе-теңдік тұрақтысының мәніне енгізуге
болады, яғни:
(2.3)
Сонда тепе-теңдік тұрақтысы:
(2.4)
(2.4) теңдеуінен байқайтынымыз, қарастырылып отырған жүйеде тепе-теңдік тек
қана кальций гидроксиді мен карбонатының ерігіштіктерінің қатынасымен
анықталады. NaOH-тың тепе-теңдік шығымын каустификация дәрежесі (Х) деп
атайды, оны өнімнің тәжірибе жүзінде алынған мөлшерінің оның теориялық
алынуға қажет мөлшеріне қатынасымен анықтайды:
Х = Gтәж Gтеор (2.5)
Бұл жерден NaOH-тың тепе-теңдік шығымын, яғни каустификация дәрежесін
жоғарылату әдістерін анықтауға болады.
2.2 Сода ерітіндісінің каустификация дәрежесін жоғарылату тәсілдері
Тепе-теңдік каустификация дәрежесі (яғни тепе-теңдік жағдайдағы Na2CO3-
тің NaOH-қа айналу дәрежесі) бастапқы ерітіндідегі Na2CO3–тің
концентрациясының төмендеуімен жоғарылайды. Бұл жағдайда тепе-теңдік
каустификацияланған ерітіндіде [СО32-] иондарының концентрациясы төмендейді
және қатынасы жоғарылайды, яғни каустификация дәрежесі де артады.
Сонымен қатар, каустификацияланған ерітіндідегі судың мөлшері артады, яғни
оны буландыруға кететін будың да шығыны жоғарылайды. Сондықтан, бастапқы
ерітіндінің тиімді концентрациясын таңдау кезінде тек каустификация
дәрежесі ғана емес, сонымен қатар алынатын NaOH ерітіндісінің
концентрациясы да ескеріледі. Тәжірибелік жағдайда Na2CO3-тің 2-3н-ді
ерітіндісі (яғни 10-15%-ды ерітіндісі) қолданылады. Бұл кезде каустификация
дәрежесі шамамен 90% болады және алынған өнімдегі NaOH-тың концентрациясы
100-120гдм3 құрайды. Буландыруға жіберілетін өнімдік ерітіндідегі NaOH-тың
төмен концентрациясы - әктік әдістің негізгі кемшілігі болып саналады.
Температураның каустификация дәрежесіне әсері біркелкі емес.
Температураның жоғарылауы экзотермиялық реакцияның тепе-теңдігін кері
бағытқа ығыстырады, СаСО3-тің ерігіштігінің жоғарылауының әсерінен тепе-
теңдік тұрақтысы және каустификация дәрежесі төмендейді. Бірақ,
температураның жоғарылауы кинетикалық аймақта жүретін (2.І)-ші әртекті
реакцияның жылдамдығын арттырады. Сонымен қатар, температураның
жоғарылауымен кальций карбонатының тұну жылдамдығы жоғарылайды, яғни
кальций карбонаты ірі кристалды тұнба түзеді. Ірі кристалдар тұнбаға тез
тұнады және тұнбадағы NaOH пен Na2CO3-ң қалдықтарын жуып шығару үшін
қолданылатын судың шығыны да аз болады. Сондықтан каустификацияны жоғары
температурада 80-900С-де каустификатор-реакторларда жүргізеді. Олар өткір
бумен немесе ішінен бу жіберілетін түтікшелердің көмегімен қыздырылады.
Каустификатордан шығарылатын суспензия тұндырғыштарға беріледі.
Тұндырғыштан кейін ерітінді декантацияланып (ерітіндіні қатты бөлшектерден
айыру), үшқорапты вакуум-буландыру қондырғысында буландырылып, балқытуға
және қатты өнім алу сатысына жіберіледі. Қатты өнім қабықшалар немесе
түйіршіктер түрінде өндіріледі. Күйдіргіш натрды толық бөліп алу үшін шлам
(тұнба) шаюшы-декантер аппараттарында көп сатылы шайылады. Мөлдірленген
ерітінді декантердің жоғарғы жағынан шығарылып буландыру бөліміне
жіберіледі. Жуылған шлам (тұнба) барабан вакуум-сүзгіштерде бөлініп қалдық
жинағыштарға жіберіледі.
3 Қондырғының сипаттамасы және жұмысты орындау әдістемесі
3.1. Қондырғылар, техникалық және аспаптық құралдар:
1. Каустификацияға арналған зертханалық қондырғы
2. Химиялық ыдыстар
3. Титрлеу қондырғысы
4. Liston А 1210 аквадистилляторы
5. ВЛТЭ-150 зертханалық таразысы
6. Вакуум-сүзгіш қондырғы
3.2 Қондырғының сипаттамасы
Сода ерітіндісін каустификациялауға арналған зертханалық қондырғының
сызба-нұсқасы 2.1-ші суретте көрсетілген. Ол сумен толтырылған термостаттан
(1), суды жылытуға арналған электр қыздырғыштардан (2) және
араластырғыштан (4) тұрады. Термостаттағы температураны қосалқы
термометрмен (7) қадағалап, автоматты бағыттаушы жүйеге жалғанған
кедергілік термометрдің (3) көмегімен реттейді. Термостаттың ішіне қақпағы
бар фарфор стакан түрінде жасалған каустификатор (5) орналастырылған, оның
қақпағының тесігі арқылы араластырғыш (6) өткізілген.
3.3 Каустификацияға қажетті әк тасының шығынын есептеу
1. Тәжірибе жүргізу үшін бастапқы сода ерітіндісінің концентрациясы
5-20% аралығында болатын үш ерітінді алады. 200С-де концентрациясы 22%-дан
жоғары болатын ерітінді дайындау мүмкін емес, себебі мұндай концентрация
Na2CO3-ң судағы ерігіштігінен жоғары болады.
2. Концентрациясы белгілі ерітіндінің берілген көлеміне (2.1)-ші
реакция бойынша қажетті СаО-ң теориялық шығыны есептеледі. Ол үшін ең
алдымен бастапқы ерітіндідегі Na2СО3-тің құрамын титрлеу арқылы анықтайды.
3. Талдау жүргізу үшін конусты колбаға зерттелетін ерітіндінің 10мл
көлемін пипетканың көмегімен құйып, оған 40-50мл дистилденген су және 2-
3тамшы метилқызғылт индикаторын қосып, 1н НСІ ерітіндісімен ерітіндінің
түсі сарыдан әлсіз қызғылт түске енгенше титрлейді. Титрлеуге кеткен 1н НСІ-
дың мөлшері (мл) Na2СО3-тің мөлшеріне эквивалентті болады.
Бастапқы сода ерітіндісінің құрамын есептеу мысалы. Бастапқы сода
ерітіндісінің 10мл көлемін титрлеуге 20мл 1н НСІ ерітіндісі кетсін дейік.
Бастапқы сода ерітіндісінің концентрациясын келесі формула бойынша
есептейді:
= (2.6)
мұндағы: V – сынаманы титрлеуге шығындалған 1н тұз қышқылы ерітіндісінің
көлемі, мл; Vсод – титрлеуге алынған сода ерітіндісі сынамасының көлемі, мл;
К - 1н тұз қышқылы ерітіндісінің титрінің түзету коэффициенті (К=0,95); 53
- Na2CO3-тің г-эквиваленті.
Сода ерітіндісінің концентрациясы:
Бастапқы ерітіндінің берілген (200мл) көлеміндегі Na2CO3-тің
мөлшері:
4. Концентрациясы с (%) салмағы m (г) сода ерітіндісіне жұмсалатын СаО-ң
шығын коэффициенті (b) келесі теңдеу бойынша есептеледі:
(2.7)
мұндағы: 56 және 106 – сәйкесінше СаО мен Na2CO3-тің молярлық
салмақтары.
5. Стехиометриялық мөлшерден 5% артығымен алынған СаО-ң шығыны (а)
:
а=1,05 b (2.8)
Зертханалық жағдайда каустификация дәрежесінің сода ерітіндісінің
концентрациясына тәуелділігін анықтау мақсатымен каустификация жүргізу үшін
майдаланған сөндірілмеген әк тасы мен сода ерітіндісінің үш түрлі
концентрациясының 100 немесе 200 грамм мөлшері қолданылады.
3.4 Жұмысты орындау тәртібі
1. Фарфор стаканға (5) берілген мөлшердегі (100-200г) бастапқы сода
ерітіндісін құйып, алдын-ала керекті температураға дейін қыздырылған
термостатқа (1) орналастырады.
2. Ерітінді араластырғышы қосылған каустификаторда 800С-ге дейін
қыздырылады, содан кейін ерітіндіге майдаланған әк тасын 5-10минут
аралығында аз-аздап қосады.
3. Сода ерітіндісіне есептелген әк тасының барлығын қосып болғаннан кейін
тәжірибенің басталу уақытын белгілейді. Каутификацияны
40-60минут аралығында жүргізеді. Каустификация температурасы тәжірибе
барысында тұрақты 800С болуы керек.
4. Тәжірибе аяқталғаннан кейін араластырғышты тоқтатып, каустификаторды
термостаттың ішінен алады. Каустификация дәрежесін анықтау үшін қалдықты
0,06МПа вакуумда сүзіп алу керек, ол үшін Бунзен колбасын және Бюхнер
үрінкесін қолданады. Сүзіндіні конусты колбаға құйып алады. Тұнбаны ыстық
сумен шайып, жуынды суларды жинайды.
5. Фильтраттағы және жуынды сулардағы NaOH пен Na2CO3-ң құрамын титрлеу
арқылы анықтап, олардың қосындысын есептейді.
6. Алынған мәліметтер бойынша әрбір тәжірибе үшін каустификация дәрежесін
(Х) есептейді. Ол NaOH-ң фильтрат пен тұнбадағы мөлшерінің NaOH пен Na2CO3-
тің (NaOH-қа есептегенде) фильтрат пен тұнбадағы қосынды салмағына қатынасы
бойынша есептеледі. Содан кейін каустификация дәрежесінің бастапқы сода
ерітіндісінің концентра-циясына тәуелділік графигін салады да, қорытынды
жасайды.
1-термостат; 2-қыздырғыш; 3-контактілік термометр; 4,6- араластырғыш;
5-каустификатор; 7-бақылаушы термометр; 8-әкті салуға арналған үріңке.
2.1 сурет - Сода ерітіндісін каустификациялауға арналған қондырғының
сызба-нұсқасы.
3.5 Виртуалды жұмысты орындау тәртібі
Зертханалық жұмыстың компьютерлік нұсқасы бірнеше кезеңнен тұрады.
Ең алдымен студенттер процестің теориялық негіздерімен және виртуалды
жұмысты орындау әдістемесімен танысады. Содан кейін жұмысты орындау үшін
келесі тесттік сұрақтарға жауап береді:
1) Каустік соданы химиялық әдіспен алуда қолданылатын реагенттер.
2) Каустификацияға берілетін сода ерітіндісінің тиімді концентрациясы.
3) Сода ерітіндісін әк тасымен каустификациялау реакциясының теңдеуі.
4) Сода ерітіндісін әк сүтімен каустификациялау реакциясының теңдеуі.
5) Сода ерітіндісін каустификациялау температурасы.
6) Ерітіндідегі Na2CO3-тің құрамын анықтау үшін қолданылатын ерітінді және
оның концентрациясы.
7) Каустификация нәтижесінде пайда болатын шлам (қалдық).
8) Сода ерітіндісін каустификациялау дәрежесі.
9) Суспензияны бөлу тәсілі.
10) Әк тасын енгізу тәсілі.
Дұрыс жауапты таңдап, оны (O’k) батырмасымен қабылдап келесі сұраққа
көшеді. Ұсынылған 10 сұрақтың 10-на дұрыс жауап бергеннен кейін студент
жұмысты орындауға рұқсат алады (жұмысты бастау тетігі). Бұл шарт
орындалмаған жағдайда қайтадан бағдарламаның басына көшіп, тест-рұқсат
тапсыру керек.
Содан кейін студент каустификация процесін орындайды (2.2-ші сурет):
сода ерітіндісінің оқытушы берген мөлшерін (100 немесе 200 грамм) және
ерітіндінің 3 түрлі концентрациясын таңдайды. Егер концентрация дұрыс
енгізілген болса, онда (2.1)-ші реакцияның теңдеуі бойынша әктің
стехиометриялық шығын коэффициентін (b) және 5%-ды артық мөлшерін (a)-ны
есептеп, алынған мәліметтерді сәйкесті ұяшықтарға енгізеді. Концентрациялар
дұрыс емес енгізілгенде немесе (b) және (a) мәндері дұрыс есептелмеген
жағдайда қосу батырмасын басқан кезде жіберілген қателер көрсетіледі,
оларды дұрыстау керек. Барлық мәліметтер дұрыс енгізілген жағдайда ғана
жұмысты орындауға көшуге болады.
Жұмысты орындау үшін әкті енгізу, қосу, температура және таймер
деген процесті жедел реттеу батырмалары қолданылады. Сода ерітіндісін
каустификациялау процесінің технологиялық ережесі бұзылған кезде де
жіберілген қателер көрсетіледі. Егер студент үштен көп қате жіберсе
қанағаттанарсыз деген баға алады да, жұмысты қайтадан тест-рұқсаттан
бастайды. Егер каустификация дұрыс жүргізілген болса, студент қосу,
өшіру батырмаларының көмегімен суспензияны сүзу (2.3-ші сурет) және
тұнбаны шаю (2.4-ші сурет) процестерін орындауға көшеді. Содан кейін
сәйкесті ұяшықтарда алынған фильтраттың, тұнбаның және жуынды сулардың
салмақтары көрсетіледі. Фильтраттағы және тұнбадағы NaOH-ң және Na2CO3-ң
(NaOH-қа шаққанда) қосынды мөлшерінің мәндері бойынша студент каустификация
дәрежесін есептеп, оның мәнін сәйкесті ұяшыққа енгізеді. Егер есептеу дұрыс
жүргізілген болса, бағдарлама каустификация дәрежесінің сода ерітіндісінің
концентрациясына тәуелділік графигін тұғызады, ал студент жұмыс бойынша
қорытынды жасайды.
2.2 сурет - Виртуалды зертханалық жұмысты орындаудың 1-ші кезеңі
Студенттің процестің теориялық негіздерін игеру дәрежесін бағалау үшін
жұмысты қорғауға арналған 20 сұрақтан тұратын тесттік тапсырмалар
ескерілген:
1) Каустік соданы әкті әдіспен алудың электрохимиялық әдіспен
салыстырғандағы артықшылығы.
2) Ерітіндінің СаСО3 бойынша қанығуын төмендету үшін қолданылатын тәсіл.
3) Каустификацияны әк тасының 5-10%-ды артық мөлшерімен жүргізу не үшін
қажет?
4) Каустік соданы химиялық әдіспен алудың кемшілігі.
5) Каустік соданы электрохимиялық әдіспен алудың кемшілігі.
6) Каустификацияны жоғары температурада жүргізу себебі.
7) Кинетикалық аймақта жүретін әртекті процестің қай сатысы жәй жүреді?
8) Кинетикалық аймақта жүретін процестің жылдамдығына температураның
жоғарылауы қалай әсер етеді?
9) Сода ерітіндісінің концентрациясын жоғарылатқан кезде оның
каутификациялау дәрежесі қалай өзгереді?
10) Кинетикалық аймақта жүретін процестің жылдамдығына қатты заттың
дисперсиялығының жоғарылауы қалай әсер етеді?
11) Сода ерітіндісін каустификациялау үшін әкті қолданудың артықшылығы.
12) Сода ерітіндісін каустификациялау үшін әкті қолданудың артықшылығы.
13) Сода ерітіндісін каустификациялау қай аймақта жүреді?
14) Каустік соданы әкті әдіспен алудың кемшілігі.
15) Каустік соданы әкті әдіспен алудың кемшілігі.
16) Ерітіндідегі Na2CO3-ң концентрациясының төменгі шегін негіздеу.
17) Ерітіндідегі Na2CO3-ң концентрациясының төменгі шегін негіздеу.
18) Ерітіндідегі Na2CO3-ң концентрациясының төменгі шегін негіздеу.
19) Каустификацияны жоғары температурада жүргізуді негіздеу.
20) Өндірістік жағдайда бірінші каустификациядан кейін қай саты жүреді?
Тесттік тапсырмаларды табысты тапсырғаннан кейін студентке: 19-20 жауапқа –
өте жақсы, 17-18 жауапқа – жақсы, 15-16 жауапқа қанағаттанарлық деген
бағалар қойылады. Егер студент 15-тен кем сұраққа жауап берсе, жұмыс
орындалмаған болып саналады және оны қайта орындау керек. Студентке
виртуалды жұмысты орындағаны үшін баға қойған кезде каустификацияны, сүзуді
және каустификация дәрежесін есептеуді жүргізген кезде жіберілген
қателері ескеріледі.
3.6 Талдауды жүргізу әдістемесі
Фильтрат пен жуынды сулардан СаСО3-і бөліп алғаннан кейін, ерітіндідегі
NaOH пен Na2CO3-ң құрамын карбонатты барий хлоридімен тұндыру әдісімен
анықтайды. Бұл әдіс бойынша зерттелетін ерітіндінің екі сынамасын алады.
Бірінші сынаманы жалпы сілтілікті (NaOH+Na2CO3) анықтау үшін метил қызғылт
индикаторының қатысында тұз қышқылымен титрлейді, ал екінші сынаманы NaOH-
тың құрамын анықтау үшін алдын-ала Na2CO3-ті барий хлоридімен тұндырып
содан кейін фенолфталеиннің қатысында тұз қышқылымен титрлейді.
1. Каустификациядан және қалдықты бөліп алғаннан кейінгі фильтраттың
талдауын, қалдықты сумен шаймай тұрып анықтайды. Алдымен фильтраттың
көлемін (V1) өлшейді, содан кейін фильтраттың 10мл көлемін 200-250мл
конусты колбаға құяды. Колбаға 50мл дистилденген су, 2-3тамшы метилқызғылт
индикаторын қосып, 1н НСІ ерітіндісімен ерітіндінің түсі сарыдан әлсіз
қызғылт түске енгенше титрлейді. Сынақты титрлеуге кеткен 1н НСІ-ң мөлшері
(v1) жалпы сілтілікті көрсетеді.
Күйдіргіш натрдың құрамын анықтау үшін фильтраттың басқа сынамасын
(10мл) көлемі 200-500мл конусты колбаға құяды. Содан кейін колбаға 50мл
дистилденген су және барий хлоридінің ерітіндісінің артық мөлшерін қосады
(BaCI2-нің 10%-ды ерітіндісінің 30мл-ін). Бұл кезде ерімейтін барий
карбонаты және барий гидроксиді түзіледі:
Na2CO3+BaCl2=2NaCl+BaCO3↓ (2.9)
2NaOH+BaCl2=2NaCl+Ba(OH)2 (2.10)
2.3 сурет – Виртуалды жұмысты орындаудың 2-ші кезеңі - суспензияны
сүзу.
2.4 сурет - Жұмысты орындаудың 3-ші кезеңі – тұнбаны жуып-шаю.
Карбонатты тұндырғаннан кейін сынамаға 2-3тамшы фенолфталеин қосып 1н НСІ
ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуге кеткен 1н НСІ ерітіндісінің көлемі v2
(мл) сынамадағы NaOH-тың мөлшеріне эквивалентті болады. Фильтраттағы NaOH
пен Na2CO3-ң құрамын келесі формулалардың көмегімен есептейді:
(2.11)
(2.12)
мұндағы: 40 және 53 - NaOH пен Na2CO3-ң г-эквиваленті; К – 1н НСІ
ерітіндісінің түзету коэффициенті; 10 – фильтрат сынамасының көлемі, мл.
2. Жуынды сулардың талдауы фильтраттың талдауына ұқсас болады, бірақ талдау
барысында тұз қышқылының 1н ерітіндісінің орнына оның 0,1н ерітіндісі
қолданылады. Жуынды сулардың көлемін анықтайды, әрқайсысы 20мл екі сынама
алып, бірінші сынамадағы жалпы сілтілікті, ал екінші сынамадағы NaOH
құрамын анықтайды.
Процестің технологиялық көрсеткіштерін есептеу
Каустік соданы химиялық әдіспен алу процесінің нәтижелігін сипаттайтын
негізгі көрсеткіш болып каустификация дәрежесі саналады. Оны анықтау үшін
(2.5) формуласы бойынша фильтрат пен тұнбадағы NaOH-ң салмағын және NaOH
пен Na2CO3-ң қосынды салмағын (NaOH-қа шаққандағы) есептейді.
Каустификация дәрежесін есептеу мысалы
10мл фильтратты метилқызғылт қатысында титрлеуге 25мл (v1), ал осы
фильтраттың 10мл-ін ВаСІ2 ерітіндісімен карбонатты тұндырғаннан кейін
титрлеуге 21мл (v2) 1н НСІ ерітіндісі (К=0,95) кетті дейік. NaOH пен Na2CO3-
ң концентрацияларын (2.11) және (2.12) формулалары бойынша есептегенде:
Каустификациядан кейін алынған фильтраттың барлық көлеміндегі (мысалы,
фильтраттың жалпы көлемі V1=300мл) NaOH пен NaCO3-тің мөлшері:
Жуынды сулардың көлемі V2=200мл. Оның жалпы сілтілігін анықтау мақсатымен
20мл көлемін титрлеуге 0,1н НСІ ерітіндісінің 22мл (v1΄) кетті. Жуынды
сулардағы (сынаманың көлемі 20мл) NaOH-ң құрамын анықтауға 18мл 0,1н НСІ
ерітіндісі (v2) кетті. NaOH пен Na2CO3-ң концентрацияларын (2.11) және
(2.12) формулалары бойынша есептегенде:
Алынған жуынды сулардағы NaOH пен NaCO3-тің жалпы мөлшері:
Каустификация процесінің нәтижесінде алынған NaOH-тың жалпы мөлшері
23,94+0,72=24,66г. Қалған соданың мөлшері 6.04+0,21=6,25г. немесе NaOH-қа
есептегенде – 6,25х80106=4,72г.
Сода ерітіндісінің каустификация дәрежесі (Х):
Талдау және есептеу нәтижелерін 2.1 және 2.2-ші кестелерге енгізеді.
2.1 - кесте Фильтратты талдау нәтижелері
Бастапқы ерітінді 1н HCl Фильтратты талдау
ерітіндісінің
көлемі, мл
Көлемі Na2CO3-ң Көлем Na2CO3-ң NaOH-ң құрамы
V, мл құрамы V1, мл құрамы
гл г v1
Көлем Na2CO3-ң құрамыNaOH-ң құрамы
V2, мл
v1΄
Ток бойынша шығым деген түсінік химиялық процестердегі өнімнің шығымы
деген түсінікке сәйкес келеді. Заттың теориялық мөлшерін Фарадейдің екі
заңын біріктіретін теңдеу арқылы есептеуге болады:
немесе (3.2)
мұндағы: – электрохимиялық эквивалент, га-сағ; - ток күші, а; А
– электролиз кезінде бөлінетін заттың атомдық салмағы, г;
τ - электролиздің ұзақтығы, сағ; n – катионның валенттілігі; F - Фарадей
саны, 26,8 а-сағг.-экв.
Энергияны қолдану дәрежесі (μ) өнімнің бірлігін өндіруге қажет энергияның
теориялық мөлшерінің (Wтеор) оның тәжірибе жүзінде жұмсалған мөлшеріне
(Wтәж) қатынасымен анықталады:
(3.3)
Өнімнің бірлігін өндіруге қажет энергияның теориялық шығыны (квт-сағ.) мына
формуламен анықталады:
(3.4)
мұндағы: Uтеор - ыдыраудың теориялық кернеуі, в.
Uтеор=(aт- (кт (3.5)
мұндағы: (aт және (кт – анодты және катодты реакциялардағы тең әсерлі
потенциалдар, в.
Энергияның тәжірибе жүзіндегі шығыны электролизердегі нақты кернеуге
байланысты болады:
(3.6)
Осы теңдеулерді түрлендіре отырып мынадай формула аламыз:
(3.7)
Бұл теңдеуден энергияны қолдану дәрежесі ток бойынша шығымға тура
пропорционал, ал электролизердегі нақты кернеуге кері пропорционал екенін
көруге болады
2.2 Металдарды электрохимиялық қаптау процестері
Өндірісте сулы ерітінділер мен балқымалардың электролизі кеңінен
қолданылады. Өндірістің электрохимиялық әдістерінің химиялық әдістермен
салыстырғандағы артықшылықтары: 1) технологиялық процестің жеңілдігі; 2)
шикізат пен энергияның толық қолданылуы; 3) өндірілетін өнімнің жоғары
сапасы. Көрсетілген артықшылықтарына байланысты электрохимиялық процестер
көптеген өнімдерді өндіру үшін қолданылады (мысалы хлор, сілтілер, оттегі
және т.с.с. өндірістерінде, металдарды және оларды қорғау қабықшаларын
алғанда).
Металдарды коррозиядан қорғау үшін гальваникалық қаптау кеңінен
қолданылады. Гальваникалық қаптауды сәйкес тұздардың сулы ерітінділерін
электролиздеу арқылы түрлі-түсті металдарды бұйымның бетіне тұндыру арқылы
алады.
Гальваникалық қаптаулар халықшаруашылығының көптеген салаларында
кеңінен қолданылады. Олар металдарды коррозиядан қорғау үшін ғана емес,
сонымен қатар негізгі бұйымның тозуға төзімділігін, электр өткізгіштігін
және т.б. маңызды қасиеттерін жоғарылату үшін де қолданылады.
Бұйымдарды техникалық сипаттамаларына қойылатын талаптарды ескере
отырып гальваникалық қаптауларды үш түрге бөлуге болады:
1) қорғау-тұтынушылық гальваникалық қаптаулар, олар бұйымның
бетін коррозиядан қорғаумен қатар оның тұтынушылық қасиеттерін
жоғарылатады;
2) қорғаушы электролиздік қаптаулар бұйымдарды әртүрлі
агрессивтік ортада коррозиядан қорғау үшін, көлік, ұшақтар, радиотехника
және электроника өнеркәсіптерінде, құрылыста қолданылады;
3) арнайы гальваникалық қаптаулар металдың бетіне арнайы белгілі
қасиеттер беру үшін қолданылады (мысалы, беріктік, төзімділік, магниттік,
электрқорғаушы). Сонымен қатар арнайы гальваникалық қаптаулар тозған
бұйымдарды қалпына келтіру үшін де қолданылады.
Металдарды электрохимиялық қаптау процестерінің ең көп тараған
түрлеріне никельдеу, хромдау және мырыштау жатады. Мырыштау бұйымды тікелей
қаптау үшін қолданылады. Никельдеу процесі кеуектілігі төмен темірлерді
қаптау үшін ғана қолданылады. Бұйымдардың кеуектілігін төмендету үшін
алдымен оны мыспен, содан кейін никельмен қаптайды. Хром да темірдің
бетінде кеуекті қабат түзетіндіктен, темірді алдын-ала никельдеп, содан соң
хромдайды. Жоғарғы нәтиже алу үшін темірдің бетін төрт қабатпен қаптау
керек: никельмен, мыспен, екінші қайтара никельмен және хроммен.
Химиялық және электрохимиялық қасиеттеріне байланысты мысты қаптаулар
жеке қолданылмайды. Мыс атмосферады тез тотығып бұйымның бетінде оксидтер
мен негізгі тұздар түзеді. Мысты тікелей болаттың бетіне тұндыруға
болмайды, себебі болат күкірт қышқылында ериді. Сондықтан мысты қаптаулар
никельдеу және хромдаудың алдында жүргізіледі, бұл қымбат және тапшы
никельді үнемдеуге мүмкіндік береді. Темірді көміртекпен цементтеу
процесінде мыс жеке қаптаушы ретінде қолданылып, бұйымның цементтелмейтін
бөліктерін коррозиядан қорғайды. Баспа табақшаларының өндірісінде мыс
негізгі жұқа қабат ретінде қолданылады.
Қорғау әрекетінің механизміне байланысты барлық гальваникалық қаптаулар
анодты және катодты болып бөлінеді. Егер қаптаушы металдың электродты
потенциалы қапталатын металдың электродты потенциалынан аз болса (яғни,
егер қаптаушы металдың электр терістігі көбірек болса), онда қаптау анодты
болып, электролиттің әсерінен қаптаушы металл ериді. Болатқа қатысты мырыш
пен кадмий анодты қаптаушы болып табылады. Ал мыс, хром, никель, қалайы,
қорғасын, алтын және күміс катодты қаптаушы болады. Металдарды
электрохимиялық жолмен қаптаған кезде қапталатын зат катод рөлін атқарады.
Оған металл катиондары жұқа біркелкі қабат түрінде тұнады. Қаптаушы металл
анод рөлін атқарады және электролитте ериді.
Никельдеу процесінде металды никель анод рөлін атқарады да, элетролиз
процесінде ериді. Электролит ретінде құрамында 170-200гл NiSO4(7H2O
болатын никель сульфатының ерітіндісі қолданылады. Ерітіндінің электр
өткізгіштігін жоғарылату үшін оған 80-160гл Na2SO4(10H2O, 20гл NaCl,
20гл Н3ВО3 қосады. Никельдеу процесінде электродтарда келесі процестер
жүреді. Болат катодта никель немесе сутегі бөлінуі мүмкін:
Ni2++2e=Ni0 (3.8)
2H++2e=H2 (3.9)
Ni2+ ионының разрядталуының тең әсерлі потенциалы (φNi = – 0,23в) H+
ионының разрядталуының тең әсерлі потенциалынан (φН2 = – 0,415в) аз
болғандықтан, катодта тек қана металды никель бөлінеді. Анодта тотығу-
тотықсыздану реакциялары жүреді:
Ni0 –2е= Ni2+ (3.10)
2OH-–2ē=H2O+0,5O2 (3.11)
Бұл кезде никельді анодтың еруі басымырақ болады.
Мыстау процесінде қышқыл электролиттер қолданылады, олардың құрамында
200-250гл мыс купоросы (CuSO4(5H2O) және 50-70гл күкірт қышқылы (H2SO4)
болады. Анод ретінде мыс табақшалары, ал катод ретінде никель немесе
никельденген болат бұйым қолданылады. Мыстың электродты потенциалының мәні
(φCu=+0,34в) оң таңбалы болғандықтан, катодта сутегі тотықсызданбайды.
Сондықтан еківалентті мыс иондары катодта разрядталады:
Cu2+ +2e=Cu0 (3.12)
Анодта (никельдеу процесіне ұқсас) мыс анодының ерітіндіде еруі жүреді:
Cu0–2e=Cu2+ (3.13)
Бұл шарттарда мыстың ток бойынша шығымы 100%-ды құрайды.
Хромдау процесінде катод рөлін хромдалатын темір бұйым, ал электролит
ретінде хромқышқылының ерітіндісі қолданылады. Электролиз процесінде темір
катодта алты валентті хромның металды хромға немесе молекулалы сутегіге
дейін тотықсыздануы жүреді:
СrО4-2+6ē+4Н2О=Сrº+8ОН( (3.14)
2Н++2ē=Н2 (3.15)
Ал анодта келесі реакциялар жүреді:
2ОН-–2ē(Н2О+0,5О2 (3.16)
Сr+3–3ē(Cr+6 (3.17)
Хромдау процесінде ток бойынша шығым өте төмен болады (алты валентті хромға
есептегенде 8-16%). Электр энергиясының негізгі бөлігі жанама процестерге
жұмсалады:
СrО4+3+4ē+4Н2О(Сr(ОН)2+6ОН- (катодты процесс) (3.18)
Сr+3–3ē(Сr+6 (анодты процесс) (3.19)
Хромның сапалы тұнбаларын алу үшін электролиттің құрамында міндетті түрде
күкірт қышқылы немесе оның тұздары болуы керек. Күкірт қышқылы хромдау
кезінде пайда болатын коллоидты қабықшаны ыдыратады.
3 Қондырғының сипаттамасы және жұмысты орындау әдістемесі
3.1 Қондырғылар, техникалық және аспаптық құралдар:
1. Металдарды электрохимиялық қаптау қондырғысы
2. ВЛТЭ-150 зертханалық таразысы
3. ШС-80 кептіру шкафы
3.2 Қондырғының сипаттамасы
Электрохимиялық қаптауға арналған қондырғының сызба-нұсқасы 3.1-ші
суретте көрсетілген. Ол анодпен (5) және катодпен (6) жабдықталған
электролизерден (4), вольтметрден (7), кулонометрден (3) және реостаттан
(3) тұрады. Электролизер ретінде сыйымдылығы шамамен 1л шыны ыдыс
қолданылады. Анод ретінде электролизердің қақпағына мықтап бекітілген екі
жез немесе мыс табақшалары қолданылады. Катод ретінде никельденген бұйым
немесе никель табақшасы қолданылады.
1-тұрақты ток көзі; 2- реостат; 3- кулонометр; 4- электролизер; 5-анод;
6-катод; 7-вольтметр; 8-амперметр; 9-өшіргіш.
3.1 сурет - Электролизге арналған зертханалық қондырғының сызба-нұсқасы
3.3 Жұмысты орындау тәртібі
1. Бұйымды электролизге дайындау.
Бұйымның бетінің тегіс еместігі, лай, тот, майлы дақтар қапталу сапасын
және электролиз процесін нашарлатады. Сондықтан қапталатын бұйымдарды алдын-
ала мұқият тазарту қажет. Темір бұйымның бетін механикалық және химиялық
әдістермен тазартады. Механикалық әдістерде зімпара қағазы немесе киіз
қолданылады. Бұйымдардың бетін жылтырату үшін хромды немесе крокусты
пасталар қолданылады. Бұйымдарды майсыздандыру және су сіңірімділік
қабілетін жоғарылату үшін оларды концентрациясы 100гл NaOH ыстық сілтілік
ерітіндісімен немесе органикалық ерітінділермен (мысалы, этанолмен)
өңдейді.
2. Темір бұйымды электролизерге салар алдында сумен жақсылап шайып,
кептіріп, салмағын техникалық ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz