Электролиз

Жұмыстың жоспары

Кіріспе.

1. Қысқаша анықтама және ашылу тарихы.

2. Электролиз теориясы.

3. Электролиз негізінде жатқаг Фарадей заңдары.

4. Электролиз процессіне әсер ететін факторлар.

5. Электродты потенциал құбылысы.

6. Электролитті процестерді талдау.

7. Хлор мен натрий мысалындағы техникалық электролиз.

8. Электролиздің өндірісте қолданылуы.

Қорытынды

Әдебиеттер
Кіріспе.

Электролиз процессінің анализі жүргізілу үшін қажетті негізгі тапсырмалар келесі әдіспен анықталған болатын.

Электролиттік процестерді түсіну үшін, ең алдымен теориялық бөліммен танысу керек(ашылу тарихы, Фарадей заңы). Келесі кезеңде әртүрлі факторлардың электролиттің нәтижелі өнімдерінне әсері қарастырылады (санды және сапалы құрамы).

Шығынды электролиттің сапалы құрамының электролиз өнім құрамына экспериментальдік жолмен анықталу тәсілдеріне тоқталайық.

Сондай-ақ электролиздің түрлі салаларда, оның ішінде өндірісте қолданылуын қарастырамыз.

1. Қысқаша анықтама және ашылу тарихы.

Электрохимия ғылым ретінде ХVIII және XIX ғасырларда шет елдерде қалыптасты. Тек сол кезде шешімі электрохимия теориясын жаңа дәрежеге көтерген болатын проблемалар туындады. 1799ж итальян физигі А.Вольттің «вольттік бағанасының»- адамзат тарихындағы бірінші тоқ көзінің пайда болуы және итальян физиологы Л.Гальванидің тәжірибелері электрохимияның ғылым ретінде дамуына бастапқы түрткі болды.

Электрохимия жаңа дамып жатқан ғылым. Тек екі ғасыр бұрын электр тогының тұздардың сулы ерітінділері арқылы өткен кезде жаңа заттар пайда болатын химиялық алмасулар жүретіні анықталды.

Тек өткен ғасырдың басында ғана заттардың ерітінділері мен балқымаларында болатын электрохимиялық процестерді зерттеудің ғылымдық бағыты- электрохимия пайда болды.

Электролиздің өндірістік қолданылуы ХІХ ғасырдың 70 жылдарында тұрақта электр токты қуатты генераторлардың пайда болуынан кейін ғана мүмкін болды.

Электрохимияны 70-ші жылдардың соңында ғана екі бөлімге бөле бастады: ионика және электродика. Ионика- электр өрісінің әсерінен зарядталған бөлшектердің жүрісін және электрөткізгіштік құбылысын зерттейтін бөлім, ал электродика электрод ерітінді (балқыма) шегі арқылы
Әдебиеттер
1. Н.В Коровина. \курс общей химии. Высш. Шк., 1991. 378-380с.
2. Н.Л.Глинка. \общая химия6 г. Москва, 1985г. 250-253, 257-261с.
3. Т.Браун, Г.Ю.Лемей \ Химия в центре наук—2, Мир, 1997. Г. Москва, 432-440с.
4. И.П.Мухленов, А.Я.Авербух и др. \Важнейшие химические производства, «Высшая школа», г.Москва 1990г., 217-225с.
5. К.А.Третьяяков \Методические указания к лабороторным работам по химии.
        
        Электролиз
Жұмыстың жоспары
Кіріспе.
1. Қысқаша анықтама және ашылу тарихы.
2. Электролиз теориясы.
3. Электролиз негізінде жатқаг ... ... ... ... әсер ... ... Электродты потенциал құбылысы.
6. Электролитті процестерді талдау.
7. Хлор мен натрий мысалындағы техникалық электролиз.
8. Электролиздің өндірісте қолданылуы.
Қорытынды
Әдебиеттер
Кіріспе.
Электролиз процессінің ... ... үшін ... ... ... әдіспен анықталған болатын.
Электролиттік процестерді түсіну үшін, ең алдымен ... ... ... тарихы, Фарадей заңы). Келесі кезеңде әртүрлі
факторлардың электролиттің нәтижелі өнімдерінне ... ... және ... ... ... сапалы құрамының электролиз өнім ... ... ... ... ... электролиздің түрлі салаларда, оның ішінде ... ... ... ... және ... ... ғылым ретінде ХVIII және XIX ғасырларда шет елдерде
қалыптасты. Тек сол ... ... ... ... жаңа ... ... ... туындады. 1799ж итальян физигі А.Вольттің
«вольттік бағанасының»- адамзат тарихындағы бірінші тоқ ... ... және ... физиологы Л.Гальванидің тәжірибелері электрохимияның
ғылым ретінде дамуына бастапқы түрткі болды.
Электрохимия жаңа дамып жатқан ғылым. Тек екі ... ... ... тогының
тұздардың сулы ерітінділері арқылы өткен кезде жаңа заттар пайда болатын
химиялық алмасулар жүретіні анықталды.
Тек ... ... ... ғана ... ерітінділері мен балқымаларында
болатын электрохимиялық процестерді ... ... ... пайда болды.
Электролиздің өндірістік қолданылуы ХІХ ғасырдың 70 жылдарында тұрақта
электр токты қуатты генераторлардың ... ... ... ғана ... 70-ші ... соңында ғана екі бөлімге бөле бастады:
ионика және электродика. ... ... ... ... ... жүрісін және электрөткізгіштік құбылысын зерттейтін бөлім,
ал электродика электрод ... ... шегі ... ... электр
тогының электродтар бетінде жүретін құбылыстарды зерттейді.
Егер энциклопедиялық сөздікке көз ... ... ... анықтамаға
тірелеміз:
« Электролиз ( грек тіліндегі electro және lysis- ... ... ... ... ... ... тогы ... электролитке салынған электродтарға әсері.» ... ең ... ... болып табылатыны ескеру қажет, ол өз
кезеңінде электрохимия облысында маңызды жаңалықтардың ашылуына негіз
болды.
Электролиттік деп ... ... ... ... ... ... айтамыз.
Электролиз процессі барлық жағдайларда бірдей емес, ол ... ... ... ... ... ... ... электролиздік процестер өздерінің оптимизациясына.
Техникалық және қолданбалы электролизді ажыратады, ал ал электролиттік
процестерді келесі түрде жіктейді:
1. металдардың балқымаларының ... ... ... ... ... заттардың алынуы (хлор, сутегі, оттегі, сілтілер және
т.б.)
4. органикалық заттардың алынуы
5. ... ... ... ... ... ... (магнии, цинк, литий, натрий, калий, алюминий,
т.б.)
7. металдар ... ... ... ... ... ... электродиализ және судың тұзсыздандыруы.
Электролиздің мақсатты қолданылуы мынада жатады: оның көмегімен таза
элементтің массалық үлесі жүз ... ... ... ... Ал ... ... таза сутегі және басқалар тек осы метод арқылы
алынады.
Сондай-ақ медь мен алюминийді көп жағдайда осы әдіс ... ... ... бұйымдарға алтын немесе күміс пленкасымен жабу үшін
қолданылады. Осындай әдіспен бұл металдарды коррозиядан ... ... ... ... ... ... әсер ететін
факторларды анықтау, электролиз процессінің өндірістік ... жаңа ... ... ... жүр. Көптеген факторлар
әлі де түсінікіз.
Ең ... ... ... ... ... одан әрі ... өнімділік
пайдалы,ал электроэнергия шығындары минимальды болуы. Сонымен қатар
электролиз ... саны мен ... әсер ... ... ... ... ... ток тыңыздығы, ток күші,
электролит температурасы, т.б.).
Электролиз теориясы.
Электролиз тұрақты токтың жүргізу энергиясы және ... ... ... ... ... ... Сондықтан, электролиз
тек электр тогы жүретін орталарда өте алады.
Электр тогының өткізгіштеріне назар аударайық.
Электролит деп, ерітіндісі арқылы ... ... ... ... ... ... тогының өткізгіштеріне мыналар жатады: тұздардың, қышқылдардың,
негіздердің сулы ... ... ... өткізетін заттар мен
ерітінділер электролит деген атқа ие ... ... ... және ... ... болып табылады.
Токтың нашар өткізгіштері болып дистильднеген су, ... ... сулы ... ... ... қалыпты осмотикалық
қысымды ерітінділер, соның ішінде, қышқылдар, тұздар мен ... ... ... ... ... ... және ... мен негіздер (қатты түрде) ток өткізбейді.
Электролиз кезіндегі энергия ... ... ... ... гиббстік энергиясын арттруға жұмсалады және электролизер және
электр жүйенің басқа аудандарындағы кедергі ... ... ... ... ... ... ... жаңа өнімдердің пайда болуымен электролит
молекулалары мен иондарының тотығуы ... ... ... тотықсызданудың төмен дәрежелі иондарға ... ... ... ... анод материалына жататын ... ... ... немесе молекулалардың тотықсыздануы жүреді
(анод ыдырайды немесе тотықсызданады).
Сол әдіспен, электролиздердің ... ... ... негіздер және
тұздардың алмасу реакциясы кезіндегі бөлшектері болып табылады, ... бір ... ... ... бөлінетін өнімдерді зерттей отырып, қышқылдар, негіздер және
тұздардың электролизі кезінде ... ... ... мен ... ал
анодта қышқыл қалдықтары мен кейін өзгерістерге ұшырайтын гидроксильді
топтар бөлінетіні анықталды.
Электролиз кезіндегі процестерді ... ... ... ... ... ... ... электр электрондар арқылы
тасымалданады, ал екінші жақты өткізгіштерде электр иондар ... ... ... ... ... екінші жақты
өткізгіштермен шектесетін электр тізбегі бар ... ... ... арқылы электрохимиялық процестер жүреді.
Бұл жүйе энергияның химиялық көзі деп аталады, егер бұл процесстер өзімен
жүретін болса.
Егер олардың жүруі электр энергиясының ... ... ... онда
электролиз жүреді.
Электролиз кезінде электродтарда жүретін электрохимиялық процестер ... ... ... ... ... электродтық
потенциалдар қатынасына тәуелді болады.
Бірнеше мүмкін болатын процестерден минимальды энергия шығыны ... ... ең көп ... ... ... ... ... формаларының тотықтануы жүреді, ал анодта ең
аз ... ... ... ... ... ... ... хлориді балқымасы мысалында ... ... MgCl2 ... арқылы ток өткізетін болсақ, магний катиондары теріс
ішкі тізбек ... ... ... ... әсер ... қарай тартылады.
Mg2++2e-=Mg
Ал хлор аниондары электр тогының әсерінен оң электродқа қарай тартыла
бастайды, артық электрондарды бере отырып және ... хлор ... ... ... ... бастапқы
процесс болып келеді.
2Cl-=2Cl+2e-
Келесі процесс – хлор атомдарының молекулаларына өзара байлануы ... ... ... ... тотығу-тотықсыздану реакциясының
электродта жүретін процестер теңдіктерін қоса алғанда
жалпы ... ... ... ... кез ... сулы ... судың
диссоциация өнімдері болатын иондар болады – Н+ және OH-. ... да ... ... ... ... катиондары сутегі катиондары сияқты катодта разрядталады. Және
аналогия бойынша, анодта электролит аниондарының және ... ... ... ... электролизі кезінде катодты процестерді қарастыра
отырып сутегі иондарының тотығу процессіндегі потенциал мөлшерін ескеру
қажет. Бұл ... ... ... концентрациясына тәуелді болады
және бейтарап ерітінділер жағдайында (рН=7) мына ... ие ... ... ... катодтан металдың электролиті кезінде және ─0¸41B ке
қарағандағы электродты потенциалы оң болатын ... ... ... жағдайында, потенциалы ─0¸41Bке қарағанда теріс потенциал
болатын металдар тотықтанбайды, сутегінің бөлінуі ... егер ... ... ... көрсеткішіне жақын болса (орта қатардың
металдары – Zn, Cr, Fe, Ni), электролиз шарттарына және ... ... ... тотығуымен қатар сутегінің бөлінуі
мүмкін; металл мен сутегінің бірқатар бөлінуі көп кездеседі.
Сутегінің ... ... ... ... ... ... ... пайда болады. Бейтарап немесе
сілітілі орталар ... ол ... ... ... ... ... сулы ерітінділердің электролизі кезінде катодты процестердің
мінезі ең ... ... ... ... ... ... көп жағдайда ерітіндінің рН ,металл иондарының концентрациясы
және электролиздің басқа шарттары маңызды ... ... ... ... ... ... ... кезінде тотығу
мүмкіншілігін ескеру қажет. Осыған байланысты инерттік анодпен электролиз
және активті анодпен ... деп ... ... анод деп,
материалы электролиз кезінде тотыға алатын анодты ... ... ... негізінде көбінесе көмір графитін немесе платинаны қолданады.
Инертті анодта ... сулы ... ... ... ... және оның ... ... қатар, фторлысутекті қышқылдар және
фторидтердің электролизі кезінде судың оттегі бөлу ... ... ... рН на ... бұл ... ... жүреді және әр түрлі
теңдеулермен жазылуы мүмкін.
4OH-=O2+2H2O+4e-
Ал қышқыл немесе бейтарап ортада
2H2O=O2+4H++4e-
Қарастырылып отырған ... ... ... ... жағынан ең пайдалы болып келеді. Құрамында оттегі болатын
аниондар не тотыға алмайды, не ... ... өте ... ... ... SO42 ионы ... стандартты потенциалы
2SO42-=S2O82-+2e-
2,010В ке тең, су тотықсыздануының стандартты потенциалын біршама
арттырады. (1,228B).
F ионы ... ... ... ... ... ие
(2,87B).
Сулы ерітінділердің оттексіз қышқылдары және олардың тұздарының анодтағы
электролизі кезінде аниондар ... ... HI, HBr, ... және ... ... электролизі кезінде анодта сәйкес
галоген бөлінеді. HCl және оның ... ... ... ... ... кері тұжырымдайды
2Cl-=2Cl+2e-(φ=1¸359B)
және
2H2O=O2+4H++4e-(φ=1¸228B)
стандартты электродты потенциалдар қатарында. Бұл аномалия аса маңызды
екі электроды процесстердің біреуінің кернеуінің тым ... ... ... ... ... ... бөліну процессіне тежеулі әсер
етеді.
Ал активті анод жағдайында бәсекелесетін тотқсыздану процестердің саны
үшке ... ... ... ... ... ... тотықсыздануы,
анионның разрядталуы (яғни оның тотықсыздануы) және анод металының
электрохимиялық тотықсыздануы (металдың ... еруі деп те ... ... ... ... тек ... жағынан ең пайдалысы ғана
жүреді. Егер анод металы стандарттық потенциалдар қатарында басқа екі
электрохимиялық жүйелерден ... ... ... ... ... ... Кері жағдайда оттегінің бөлінуі немесе ... ... ... электролизінің бірнеше типтік жағдайларын
қарастырайық.
CuCl2 ерітіндісінің инердті анодпен ... Қола ... ... ... ... сондықтан катодта Cu2+ иондарының разрядталуы
және металдық қоланың бөлінуі жүреді. Анодта хлорид-иондар разрядталады.
Қола хлориді (ІІ) ерітіндісінің электролиздік сұлбасы.
CuCl2
Катод←Cu2+2Cl-→Анод
Cu2++2e-=Cu2Cl-=2Cl+2e-
2Cl=Cl2
K2SO4 ерітіндісінің ... ... ... ... ... ... ... ерте орналасқандықтан, катодта сутегінің бөлінуі және
ОН- жиналуы болады. Анодта оттегінің бөлінуі және Н+ ... ... ... ... катодты кеңістікке К+иондары жиналады, ал
анодтікіне- SO42 ... Сол ... ... ... ... ... қалады. Алайда катоды кеңістікте сілті жиналады,
ал анодта-қышқыл.
Калий сульфаты ерітіндісінің электролизінің сұлбасы:
2K2SO4
Катод←4K+2SO42-→Анод
4K+2SO42-
4H2O+4e-=4OH-+4H2H2O=4H++2O+4e-
KOH4H=2H22O=O2H2SO4
NiSO4 ерітіндісінің никельді анодпен ... ... ... ... ... ... ... сондықтан NiSO4 бейтарап
ерітіндісінің электролизі кезінде катодта ... Ni2+ ... және ... ... ... ... кері бағытта процесс
жүреді – металдың тотықсыздпнуы, ... ... ... ... ... аз. Сол ... ... жағдайда электролиз анод
металының еруі мен оның катода бөлінуіне әкеліп соғады.
Никель сульфаты ... ... ... Ni=Ni2++2e-
Бұл процесс никельдің электрохимиялық тазартылуы кезінде қолданылады.
3.Электролиз негізінде жататын Фарадей ... ... ... ... ... ... ... өькендегі электродта
бөлінетін зат массасы электр көлеміне тура пропорционалды болады».
∆m=kэQ
Мұндағы ... ... ... ... Q- ... ... kэ- электр
мөлшерінің бірлігіне қанша зат әсер еткенін көрсететін пропорционалдық
коэффициент.
k мөлшері электрохимиялық эквивалент деп ... z ион ... М ... ... ... молярлық
массасы; Na Авогадро тұрақтысы, |e|=1,6·10-19 Кл.
Фарадейдің екінші заңы.
Фарадейдің екінші заңы бойынша, өткен ... ... ... ... ... массаларының қатынасы олардың химиялық
эквиваленттерінің ... ... ... ... ... бір атомдық массасын немесе
оттегінің жарты атомдық массасын ... ... ... ... 1\12 атом ... ... элемент бөлшегі массасы
қатынасына тең. «химиялық эквивалент» түсінігі қосылыстарға қолданылады.
Солай, ... ... ... сан ... оның ... негізіне бөлінуін айтамыз (сутегі иондарының саны), негіздің
химиялық эквиваленті-оның ... ... ... ... негіздерде- гидроксильді топтардың санына), тұздың
химиялық ... оның ... ... ... ... аниондар
зарядтарының қосындысына қатынасы болып табылады.
4. Электролиз процессіне әсер ететін факторлар.
Электролиз эффектілігін келесі факторлар қатарымен баға береді: ток күші,
кернеу, ток ... ток ... ... ток ... зат ... шығыны,
электрэнергияның ПӘКі, алынған өнімнің ... ... ... ... ток күші мен ... оның ... сипаттайды.
Электролизер арқылы өтетін ток күші неғұрлым көп ... ... ... ... ... көп өнім ... ... қуатты электролизерлердің жасалу тенденциялары байқалуда. Олар
ондаған және жүздеген мың Амперге саналған ... ... және ... ... кернеу бірнеше ұүрамдастардан түрады:
U=ea-ek+∆ea+∆ek+eэл.-eдиафр.+еконт.
Мұндағы U- жарлықтағы жалпы кернеу; ea және ek – ... және ... тепе ... потенциалдары; eэл. және eдиафр – ... ... ... кемуі; еконт.- байланыстағы кернеудің кемуі.
ea-ek қосындысы ыдырудың кернеуі деп ... Бұл ... ... заттардың ішкі энергиясының өзгеруіне ұшырайтын электроэнергияның
мөлшерін көрсетеді.
Электролиз кезінде поляризация және осмикалық кернеу балансының ... ... ... ... тырысады. Ыдырау кернеуі әсер
етуші заттың табиғатына шартталған, сондықтан өзгере алмайды. ∆ек мен ... ... ... ... арттыру , электрод бетінің
күйін өзгертуі және бірқатар факторлардың әсерінен электродта ... ... ... ... ... алады.
R=ρl\s теідеуі арқылы берілген электролиттегі кернеудің кемуін (мұндағы ρ-
электролиттің шекті тежеуі; Ом·см, ... ... ... ... S- электр тогы өтетін
электролиттің көлденең ... ... см2, ол ... ... ... ... мол қосылыстарды қосу,
температураның арттыру арқылы кішірейтілуі мүмкін. Егер ... ... ... ... ... көрсетілген теңдеу әрқашан кернеудің
электролитте ... ... ... Оның ... ... ... ... активті қимасын S азайтады және токтың
бірінші электродтан екіншісіне дейінгі ... ... Бұл ... деп аталады, оны берілген моменттегі көпіршіктің алып
жатқан көлемінің жалпы электролиттік жарлықтың көлеміне қатынасын ... ... ... ... ... теңдік арқылы анықтауға болады:
ρ\ρο=1-1.78φ+φ2
мұндағы ρ және ρο электролиттің жалпы және газдытолтырылған электролиттің
шекті кедергісі; φ- ... φ – дің ... ... ... ... ... ... еркін жоятынын қамтамасыз
ететін арнайы электродтардың құрылғысы арқылы азайтуға болады.
Диафрагмадағы ... ... ... ... рөлі жайлы
сұрақты шешу кезінде анықталды. Байланыстардағы кернеулердің төмендеуі
жайлы ... ... бөл ... ... ... ... ... тәуелді. Электродтық байланыстардың
көптеген шешімдері бар. Кернеудің пайдалану әсер коэффициенті депыдырау
кернеуінің жалпы кернеуге қатынасын айтамыз:
hкерн= ... ... деп, ... ... өтетін токтың электрод бетінің
мөлшеріне қатынасын айтамыз; А\см2 (дм2, м2). өндірісте токтардың әртүрлі
тығыздықтарымен ... ... ... жүз А\см2 тан ... Хлор ... ... ... А\см2 ке
дейін. Ток тығыздығының мөлшері электродты беттің ... ... ... ... өнім мөлшерін сипаттайды. Сондықтан,
ток тығыздығының арттырылуы ... ... ... ... болса, ток тығыздығының максимальды мүмкіндіктерімен
жүргізілетін процестерге ұмтылады. Алайда, ток тығыздығының қалыпты мәнін
таңдаған ... ... ... ... ... ... ... нітижесінде кернеудің ток тығыздығының артуы болады.
Электролиз кезінде электролит арқылы жіберілетін ток ... ... ... ... алады. Мысалы, сулы ерітінділердің
электролизі кезінде ... ... ... ... анодта және катодта бөлінетін судың О2 және H2 ге ыдырауы
қатар ... ... ... электролизі кезінде ток
берілген жағдайларда тек алюминийдің ... ғана ... ... ... ... ... ... кетеді.
Сонымен, электролит арқылы жүргізілетін ток берілген анодта бір уақытта
өтетін бірнеше процестерге таралады:
I=i1+i2+i3+…in
Мұндағы І- электролизер арқылы ... ток; i1 және i2 ... ... және екінші бірлігіне шығындалған ток.
Электролизер арқылы өткізілген электр мөлшерінің ... ... үшін ток ... ... ... ... ... шығын- кез келген электр көлемін алу үшін телориялық қажетті
электр мөлшерінің практикалық шығындалған электр көлеміне қатынасы.
Қажет емес ... ... ... энергияны азайту үшін
электролизді ерітіндінің ыдырауы қиын ... ... ... ... ... ... тотықсыздану поляризациясы мүмкіндігі
жоғары болады (мысалы сутегінің немесе ... ... тым ... ток ... ... электролит температурасының өзгертуі,
электролит материалының таңдалуымен нәтиже береді.
Зат бойынша шығын- электрохимиялық реакция ... ... ... ... ... пайда болатын зат мөлшеріне қатынасын айтамыз.
Электроэнергия жұмсалуының ПӘКі (энергия бойынша ... зат ... ... үшін ... ... ... практика бойынша
шығындалған энерги мөлшеріне қатынасын айтамыз. Теория бойынша қажетті
электроэнергия мөлшері – егер процесс кернеу бойынша ... ток ... ... зат мөлшерінің бірлігі алыну үшін қажетті мөлшері.
Сонымен, энергия бойынша шығын мына ... ... ... ... ... һ және зат ... электроэнергия пайдаланудың ПӘКі
һкерн көбінесе процентте есептейді. Электроэнергия шығынын көбінесе
өндірілген зат мөлшерінің ... ... вт ... ... квт
сағ\т өлшенеді. Тұрақты ток ...... ... ... шығымын есептеу үшін келесі формуланы қолдануға
болады:
W=1·106·U\kηток·1000
Мүндағы ... ток ... ... ... ... ... k-электрохимиялық эквивалент, грамм\а·r; һ ток-
ток бойынша шығыны, бірлік мөлшері; 1000-айналдыру коэффициенті, вт·сағ
тан квт·сағ қа. ... ... ... ... ... кеткен
электрэнергия шығымын тұрақты ток энергиясы шығымы айнымалы ... ... ... ... ... ... анықталады.
электролит балқымасы немес ерңтңндң арқылы электр тогының өткізілуі уақыт
аралығында және пайда болатын және шығындалатын зат ... ... ... ... қатаң қатынастар болады.
5. Диафрагмалардың қолданылуы.
Анодта және катодта өтетін электролиз өнімдерінің әрекеттесуін тоқтату
кездерінде ... ... ... қалқа кіргізіледі-диафпагма, оны
минимум екі электродты кеңістіктерге – анодты, катодты етіп ... ... ... ... ... ал катодты кеңістікке
құйылатын ерітіндіні католит деп атайды. ... ... ... ... бөлінеді. Орнатылған диафрагмаларда диффузиондық
кедергілер болу керек және олар электролит иондары үшін ғана селективті
өткішті болу ... ... ... олар ... өнімдерін тежемеуі
қажет. Фильтрлейтін диафрагмалардың ... ... ... оларды электролизді кері бағытта- электролит бір электродты
кеңістіктен келесіге диафрагма арқылы иондар қозғалысы бағытына ... ... ... ... ... көлемді көпіршіктенуімен,
өткізгіштігімен, электр кедергісімен сипатталады. Диафрагманың көлемді
көпіршіктенуі көпіршіктер көлемінің мөлшерінің жалпы ... ... ... мына теңдікпен анықталады:
g= 1-dкаж\dист
мүндағы dкаж- диафрагманың тұжырымды тығыздығы, dист- шын ... ... – р ... ... ... ... ... һ және өту уақытына тәуелді болады.
p= kShr\δη
мұндағы k- өтімділік коэффициенті, диафрагманың берілген типіне сипатты
мөлшері. Диафрагманың электрлік кедергісі R ... ... ... δ ... ... ... ... диафрагма ұзындығынан неше есе кем екенін көрсетеді.
Диагфрагмалар электролиз жағдайында мықты химикалық ... ... ... ие болу керек. Диаграма ... зат ... ... ... ... келеді. Кейбір жағдайларда, мысалы,
балқымалардың электролизікезінде металдық диафрагмалар қолданылады.
Соңғы жылдары электролиз процессінен тек бір зарядтың ионы (катион ... үшін ... ... ... таралуын алады. Электролиз
өнімдерінің өзара әсерлесуіне ғана кедергі ... ... ... ... ... Осындай жағдайларда не
орнатылған, не ионитті диафрагмаларды қолданылады.
6. Электродты потенциал құбылысы.
Егер металды суға ... ... оның ... ... ... Катион бетінде электр зарядының ... ... ... өлшемі бойынша тең, таңбасы бойынша қарама қарсы болатын заряд
артық электрондар түрінде жүреді, яғни ... беті ... ... Ол өзіне металдың ерітіндіге өткен оң зарядты иондарын біртіндеп
тарта бастайды, сол арқылы ктиондар ерітінді ... ... өте ... ... мен ... ... теріс жағы металл беті, ал оң
жағы еріген иондардың жанасу ... ... ... ... конденсатор
тәрізді жұп электрлік қабат түзіледі. Иондардың аз ... ... ақ жұп ... заряды соншалықты өседі, металдың балқуы
тоқталады.
Егер металл суға емес, өзінің иондарының ерітіндісне ... ... Zn ті ZnSO4 ке ... онда бұл ... біршама өзгеше
болады. Егер ерітінді концентрациясы аз ... онда жұп ... ... ... ... ... өтеді.
Егер ерітіндіде иондар концентрациясы жоғары болса, онда ... ... оң ... ... ... түсуі байқалады. Енді
металл беті өзіне теріс иондарды тарта бастайды және жұп электрлік ... ... бір ... ... және оның ... ары ... түсуі тоқталатынға дейін катиондар тұнбаға түседі.
Екі теріс таңбалы ... ... ... олардың арасында
потенциалдар айырмасының болатыны белгілі. ... ... ... да, жұп электрлі қабатта, металл-ерітінді шекарасында ... ... ... және қайта өтуі олардың арасында
потенциалдар айырмасын ... ... ... ... деп ... Бұл ... потенциал электродты деп аталады.
Электродты потенциал неге тәуелді болады? Оны өлшеуге бола ма және қалай?
Осы сұраққа жауап бере ... ... ... Нернст теңдеуін
береді:
φ=φο+RT\nF·lg[Men+]
мұндағы φ- ... ... [Men+]- ... иондарының
концентрациясы, моль\л; Т- абсолют температура; n- металл иондарының
валенттілігі; φο- ... ... ... F- ... ... ... ... ең маңызды өлшем- стандартты электродты потенциал φο.
Оның ... мәні анық ... [Men+]=1 ... ... ... мүшесі нөлге тең ... ... ... ... дегеніміз, соңғы 1моль\л концентрациясы үшін металл
мен ... ... ... ... ... ... Бұл
электродтың ең негізгі сипаты болып табылады. Нернсттің теңдеуі әрбір
электродтың электродты потенциалы әр ... ... ... ... ... концентрациясына тәуелді болатын теңдеудің екінші ... Енді ... ... ... электродты потенциалды қалай
өлшеуге болады? Егер екі электродты қосатын болсақ гальваникалық элемент
пайда болатыны ... ... Бұл ... кернеуі оның екі құрамдас
электродының потенциалдар айырмасына тең болады. Егер ... ... ... ... белгілі болса, біз екіншісінің
электродты потенциалын анықтай ... ... ... ... ... ... потенциалдың мәнін білу қажет. Сутекті стандартты
электродтың потенциалы нөлге теі деп ... ... ... ... және күкірт қышқылы ерітіндісіне батырылған
(концентрация Н +--1 ... ... беті ... ... әрі ... ... сутегінің ағымы электродқа бірқалыпты жабысады. Сутегі платиналық
электродтың бетімен жанасады, біртіндеп жиналады, Н2 бір ... ... ... ... ... ... ... мен ерітіндідегі
сутегу иондары арасында тепе теңдік ... ... ... нөл деп ... ... айырмасы пайда болады. Әрине,
шынында бұл потенциал нөлге тең ... ... оның мәні ... ... ... стандартты электродтың көмегімен электродты
потенциалды ... ... ... ... келеді; біз оны сутектік
стандартты потенциалдың шартты алынған нөл мәні етіп ... ... ... ... ... ... ... қатысуымен байланысты, оның әсерінен
электролитте оған тән процессте жүруі мүмкін. ... ... бір фаза ... ... ... ... қатарына
электрофорез- сұйық ішінде өлшенген қатты бөлшектердің қозғалысы. ... ... ... құбылысы байқалады- қатты денеге ... ... ... ... электролизер немесе электролиттік
ванна деп аталады. Электролизердің қарапайым сұлбасы 1 ... ... ... керамика, пластмасса, шыныдан
немесе болаттан жасайды. ... ... ... ... ... ... корпусын кейде гумреирлейді, пластмассамен, коррозияға
тұрақты металдармен қаптайды. Белглі жылулық режимді қалыпта ... ... ... ... ... ... ... үшін болат, түрлі түсті металдар, сынап, қорғасын, цинк, қалайы,
қола, алюминий, металдардың балқымалары, көмір немесе графит қолданылады.
Анодтар еритін және ерімейтін болады. ... ... ... ... түсті металдардан, көміртекті болаттан, кейбір басқа балқымалардан,
ал ерңмейтін анодтар ... ... ... ... никельден,
тотталмайтын болаттан жасайды, кейбір жағдайларда жұқа қабаты ... ... ... ... ... ол мысалы қорғасынның
ток өткізгіштік негізіне берілген жағдайда берілген электролитте инертті
болатын басқа металл ... ... ... ... ... ... отырылып таңдалады- электролиздің бастапқы және
нәтижелі ... ... ... ... ... ... немесе органикалық қышқылдар, тұздар және олардың қосылыстары
электролиттер бола алады. Кейбір жағдайларда электролит электрохимиялық
тотығу тотықсыздану өнімі ... ... зат ... ... ... жағдайларда, ток өткізгіш
қосымша зат болып келеді. Электролитер үшін еріткіштер ... ... ... диметилформальдегид, ацетонитрил және басқа ... ... ... ... ... бола ... Электролизді
еріткішсіз де өткізуге болады, электролит балқымаларында немесе
электролит қоспаларында.
8. Хлор мен ... ... ... ... ... техникалық электролизі металдардың бөлінуінсіз немесе
олардың катодта бөлінуімен жүре алады. ... ... сулы ... ... ... ... ... хлоридінің
сулы ерітіндісі мысалында көрсетеміз.
Хлорид натрий сулы ерітіндісінің электролизі. Хлорид натрий сулы
ерітіндісінің ... ... ... ... каустикалық соданы
аламыз.
Хлор- атмосфералық қысым және ... ... ... сары-жасыл
түсті нашар иісті газ. Атмосфералық қысымда қайнау температурасы -33,60C,
қату температурасы -1020C. Хлор суда, органикалық еріткіштерде ериді ... ... ... ... ... келеді.
Хлор ең алдымен химиялық өндірісте әртүрлі органикалық хлорөндірушілерді:
пластикалық массаларды, синтетикалық каучукты, химиялық талшықтарды,
еріткіштерді, ... алу үшін ... ... ... хлор өндірісінің 60%-і органикалық синтез үшін қолданылады.
Соған қарамастан хлор тұзды қышқылды, хлор әктасын, хлораттарды және т.б.
өндіру үшін ... ... ... мөлшерлері металлургияға
полиметалдық рудаларды өңдегенде, рудалардан алтынды бөліп алу ... ... ... ... үшін ... ... да медицина мен
санитарияда, суларды зарасыздандыру үшін, пиротехникада және ... ... ... салаларында қолданылады. Хлорды пайдалану
салаларының кеңкйтілуі нәтижесінде, органикалық синтезде ... ... ... хлор ... ... 20 млн ... сода ... улы натрий- мөлдір емес кристалды зат, суда жақсы
ериді, атмосфера қысымында балқу температурасы 3280C болады. ... улы натр және оның сулы ... ... Улы ... ... ... кең ... талшықтар, мұнайөндіруші, органикалық синтез, лак сырлы тағы
көптеген қатар салаларда қолданылады.
Сутегі- газ, ... ... ... ... -252,80C.
Сутегіні көптеген маңызды органикалық және ... ... ... ... аммиак, метанол және басқа спирттер,
майлардың, қатты және сұйық отынның гидрогенизациясы, мұнай ... ... ... мен ... ... ... ... ең алдымен қатты тұздың
ерітіндісінен алынатын ас ... ... ... табиғи тұздар бола
алады. Ас тұзының ерітінділері олардың алыну жолына қарамастан, ... ... ... ... ... цехтарында бұл тұздардан
тазартуға ұшырайды. Бұл тазарту не үшін қажет? Электролиз процессінде
нашар еритін ... мен ... ... ... мүмкін, кейін олар
электролиздің қалыпты жүрісін бұзады. Химикалық тазартудан ... ... ... ... Ас ... электролизі қатты темір немесе болат катодпен ванналарда
және ванналарда сұйық сынапты ... пен ... ... ... ... ... ... қолданылатын өндірістік
электролизерлер жоғары өнімділікті, қарапайым конструкциялы, компактті
болып, сенімді жұмыс істеу керек.
Натрий ... ... ... ... және ... ... ... улы натр, хлор, сутекті бір ... ... ... ... ... сулы ... ... тұрақты
токтың өтуі кезінде хлордың және оттегінің бөлінуін күтуге болады:
2OH—2e-→1\2I2+H2O (а)
Немесе
2Cl—2e-→Cl2
OH разрядының қалыпты электродты потенциалы +0,41 B ... ал ... ... ... ... ... ... +1,36 B
құрайды. Натрий хлоридінің қаныққан ... ... ... ... ... экв\л. 250C температурада гидроксильді
иондардың тепе ... ... ... B ... ... тепе ... ... NaCl концентрациясының
ерітіндідегі 4,6г-экв\л jар=1,32 B болады.
Сәйкесінше, анодта кішкене кернеумен ең алдымен оттегі ... ... ... ... оттегінің кернеунің асырылуы хлор кернеуінен
жоғары, сондықтан оларда негізінен (а) ... ... газ ... ... ... Cl ... ... жүреді. Ерітіндідегі NaCl
концентрациясын арттыру ... хлор ... ... ... тепе ... ... ... Бұл электролиз кезінде
концентрленген натрий хлоридінің ерітіндісін қолданудың себептерінің бірі
болып ... ... ... ... су ... ... ... бойынша жүреді:
H2O+e-→H+OH-
Сутегі атомдары рекомбинациядан ... ... ... түрінде
түзіледі:
2H→H2
Натрий иондарының сулы ерітіндіде қатты катодта ... ... ... олар ... потенциалының сутегімен салыстырғандағы жоғары
болуына байланысты. Сондықтан ерітіндіде қалған гидроксильді иондары
натрий иондарымен ... ... ... NaCl ... ... келесі
реакциялар арқылы көрсетуге болады.
2Cl—2e-→ Cl2
H2O + e-= 2K+IK
2H→H2
Теңдеулерді ... Cl2 +H2+ ... ... ... ... ... мен улы натр ... карастырылып кеткен процесстермен қатар электролиз кезінде қажет
емес процесстер де ... ... ... ... ... ... ... және мына реакция бойынша анықталады.
Cl2+H2O↔HOCl+HCl
Сілтінің анодқа диффузиясы ... ... ... және ... ... ... хлорлы және тұзды қышқылдар Натрий
хлориді мен гипохлорит түзілуімен қатар сілтімен ... HCl+ ... ... анодта ClO3 ке тотықсызданады. Сондықтан, ... ... ... ... ... ... анодта оттегінің түзілуі
еркін болады,сонымен ол электролиздің ... ... ... емес
реакциялардың өтуін азайту үшін катодты және анодты өнімдердің араласуына
кедергі жасайтын жағдайлар құру керек. ... ... және ... ... ... электролиттің диафрагма арқылы
фильтрациясы. Бұл диафрагмаларды ... деп ... және олар ... ... ... қолданылуы.
Шаруашылықтың барлық салаларында және өндірісте электролиз барлық жақты
қолданылады.
Электролиздің тұсті металлургияда қолданылуы: металдардың рафинирлеуі,
рудалардан металды ... алу ... ... ... ... алынған металдар қатарына аллюминий, магний, цирконий, титан,
уран, берилий және ... ... ... ... ... ала алмайтын металдарды жоғары ... ... ... ... ... ... электролизі
нәтижесінде алады. Бұл балқыған орталар ... ... ... ... ... ... Олар балқыманың балқу температурасын
төмендету, электрөткізгіштікті мақсатында жоғарылату үшін қолданылады.
Химиялық ... ... ... ... және перхлорат, персульфат,
калий перманганаты, хлор және ... ... ... ... сутегі, оттегі фтор және басқа да маңызды өнімдерді алуға болады.
Машина ... ... ... ... ... ... ... бетіне жұқа жабылғы салу үшін қолданады, оның
себебі бұл пленка коррозиядан сақтайды және декоротивті түрге ... ... ... ... ... классификация негізіне
әт.рлі белгілер жатқызылуы мүмкін. Мысалы, ванналардың полярлығы бойынша
түрлері полярлы, биополярлы және комбинирленген болады.
Анодтардың типтері: ... ... ... ... ... ... еритін, көпіршікті қатты ерімейтін және ерімейтін.
Ерімейтін анодтар үшін ең жақсы материал болып, тантал мен ... ... ... ... ... ... түрлігіне қарамастан,
техникалық электролиздің көптеген проблемалары болады. Оған зарядтардың,
жылудың, ... ... ... ... ... жатқызуға
болады. Электродтық процесстер шекті токтарының өлшенуімен қадағалана
алады.
Электролиттік реакциялардың ... ... ... және ... типтерін қолданады: горизонтальді сұйық ... ... ... және ... диафрагмамен, горизонтальды
диафрагмамен өткізгішті ... ... ... ... үшін келесі электролит типтері қолдана алады: тұздар, қышқыл,
негіздердің сулы ерітінділері; бейорганикалық еріткіштердегі сулы емес
ерітінділері, ... ... ... ... ... қатты электролиттер.
Қорытынды.
Жасалынған жұмыстың негізінде қорытындылар мынада жатыр:
Біріншіден электролиз процесстерінің зерттеу облыстарында әзірге дейін
өзінің актуалдығын жоғалтқан жоқ, осған орай бұл ... ... ... ... ... ... ... жатады.
Екіншіден, бұл зерттеулер бұл процесстерді қолданудың перспективалы
бағдарларын анықтауға мүмкіндік береді. Ол ... ... ... ... алуымен мақсатымен.
Электролиз шаруашылықта кең қолданылады. Электролиздің ең маңызды қасиеті
металдарды тазарту және бөліп алу, сілтілер, хлор, ... ... ... ... немесе электролиттердің балқымаларының ерекшелігі
химиялық тотығу тотықсыздану реакциямен бәсекелес жүретін электродтарды
өту қабілеті болып ... ... ... мен электрод
материалдарына әсерін тигізеді.
Қола, никель, қорғасынның тазартылуын толығымен электрохимиялық әдіспен
ғана алады. Фтор өндірісі калий фторид ... ... ... фторсутекті қышқылда электролизі негізінде, ал хлор, хлоридтер
балқымасы немесе сулы ерітінділер электролизі кезінде ... ... ... ... ... ... ... тек
балқымалардың электролизі арқылы алынады. өйткені ... ... ... ... ... ... ... болады. Жоғары
дәрежелі таза оттегі мен ... ... сулы ... ... ... Сол арқылы электролиз көмегімен ... ... ... ... ... селективті
жүргізуге болады, олар қарапайым химиялық процестерде күрделі ... ... ... ... ... ... металдарды
коррозиядан сақтау болып келеді: осындай электрохимиялық әдіспен бір
металл бұйымының бетіне ... ... ... ... ... ... электролит ерітінділері электролизі кезінде анодтағы және катодтағы
тотығу ... ... ... ... ... мен
электролит анионының сипатына тәуелді болады.
Катодтағы және анодтағы тотығу тотықсыздану процесстері электролиттік
процестерге бөлшектердің ... ... ... анықталады.
Әдебиеттер
1. Н.В Коровина. \курс общей химии. Высш. Шк., 1991. 378-380с.
2. Н.Л.Глинка. \общая ... г. ... 1985г. 250-253, ... ... ... \ Химия в центре наук—2, Мир, 1997. Г. Москва, ... ... ... и др. ... ... производства,
«Высшая школа», г.Москва 1990г., 217-225с.
5. К.А.Третьяяков \Методические указания к лабороторным работам по химии.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 23 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 500 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Мырыш электролизі18 бет
Электролиз. Электрхимиялық өнеркәсіптердің даму және толық жетілдіру жолдары16 бет
«Kazzinc» АҚ Өскемен МК базасында «Special high grade» маркалы катодтық мырыш өндіру цехын жобалау54 бет
Алюминийдің физикалық - химиялық қасиеті, қолданылуы17 бет
Атом құрылысы9 бет
Ерітінділер16 бет
Күкіртсутектің сипаттамасы31 бет
Күкіртсутектің тотығуы45 бет
Литий30 бет
Мырыштың күкірт қышқылында еру кинетикасына, кейбір электротерістілігі жоғары металдардың әсері36 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь