Электролиз теориясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Электролиз теориясы.

Электролиз тұрақты токтың жүргізу энергиясы және электродтардағы химиялық
айналымдардан бөлінетін энергия арқасында жүреді. Сондықтан, электролиз
тек электр тогы жүретін орталарда өте алады.

Электр тогының өткізгіштеріне назар аударайық.
Электролит деп, ерітіндісі арқылы өтетін токтың нәтижесінде жүретін
химиялық процесті айтамыз.

Электр тогының өткізгіштеріне мыналар жатады: тұздардың, қышқылдардың,
негіздердің сулы ерітінділері. Электр тогын өткізетін заттар мен
ерітінділер электролит деген атқа ие болды.

Сонымен қышқылдар, негіздер және тұздар электролит болып табылады.

Токтың нашар өткізгіштері болып дистильднеген су, қанттың, спирттің,
глицериннің сулы ерітінділері, сонымен қатар, қалыпты осмотикалық
қысымды ерітінділер, соның ішінде, қышқылдар, тұздар мен негіздердің
басқа сұйықтардағы ерітінділері жатады. Құрғақ тұздар және сусыз
қышқылдар мен негіздер (қатты түрде) ток өткізбейді.

Электролиз кезіндегі энергия мақсатты өнімдердің қалыптасуы процессі
жүйесінің гиббстік энергиясын арттруға жұмсалады және электролизер және
электр жүйенің басқа аудандарындағы кедергі нәтижесінде болатын біртіндеп
жылу ретінде ыдырайды.

Электролиз нәтижесінде катодта жаңа өнімдердің пайда болуымен электролит
молекулалары мен иондарының тотығуы жүреді. Катиондар электрондарды
қабылдап, тотықсызданудың төмен дәрежелі иондарға немесе атомдарға
айналады.

Электролиз нәтижесінде анодта анод материалына жататын немесе
электролитте болатын иондар немесе молекулалардың тотықсыздануы жүреді
(анод ыдырайды немесе тотықсызданады).

Сол әдіспен, электролиздердің бастапқы өнімдері қышқылдар, негіздер және
тұздардың алмасу реакциясы кезіндегі бөлшектері болып табылады, олар
өзгермейді, бір заттан екіншісіне ауысады.

Электродтан бөлінетін өнімдерді зерттей отырып, қышқылдар, негіздер және
тұздардың электролизі кезінде катодта әрқашан металл мен сутегі, ал
анодта қышқыл қалдықтары мен кейін өзгерістерге ұшырайтын гидроксильді
топтар бөлінетіні анықталды.

Электролиз кезіндегі процестерді дәлірек қарастырайық.
Бізге бірінші жақты өткізгіштер белгілі, оларда электр электрондар арқылы
тасымалданады, ал екінші жақты өткізгіштерде электр иондар арқылы
тасымалданады.

Электрондар иондармен бірінші жақты өткізгіштер екінші жақты
өткізгіштермен шектесетін электр тізбегі бар жерлерде өзара әсерлеседі.
Сол арқылы электрохимиялық процестер жүреді.

Бұл жүйе энергияның химиялық көзі деп аталады, егер бұл процесстер өзімен
жүретін болса.

Егер олардың жүруі электр энергиясының қосылуымен шартталатын болса, онда
электролиз жүреді.

Электролиз кезінде электродтарда жүретін электрохимиялық процестер ең
алдымен электрохимиялық жүйелерге сәйкес болатын электродтық
потенциалдар қатынасына тәуелді болады.

Бірнеше мүмкін болатын процестерден минимальды энергия шығыны болатыны
жүреді.

Бұл катодта ең көп электродты потенциалы болатын электрохимиялық
жүйелердің тотықсызданған формаларының тотықтануы жүреді, ал анодта ең
аз электродты потенциалы болатын жүйелердің тотықтанған формалары
тотықсызданады.

Енді магний хлориді балқымасы мысалында электролиз процессін
қарастырайық.
Егер MgCl2 балқымасы арқылы ток өткізетін болсақ, магний катиондары теріс
ішкі тізбек арқылы келетін электрондармен өзара әсер ететін
электродтарға қарай тартылады.

Mg2++2e-=Mg

Ал хлор аниондары электр тогының әсерінен оң электродқа қарай тартыла
бастайды, артық электрондарды бере отырып және тотықсызданады.

Сонымен хлор иондарының тотықсыздануы- электрохимиялық кезең бастапқы
процесс болып келеді.

2Cl-=2Cl+2e-

Келесі процесс – хлор атомдарының молекулаларына өзара байлануы жүреді.

2Cl=Cl2

Енді балқыманың электролиз кезіндегі тотығу-тотықсыздану реакциясының
электродта жүретін процестер теңдіктерін қоса алғанда
жалпы теңдеуін аламыз.

Mg2++2Cl-1=Mg+Cl2

Электролит иондарынынан басқа кез келген сулы ерітіндіде судың
диссоциация өнімдері болатын иондар болады – Н+ және OH-. Судың
молекулалары да берілген шартарда электрохимиялық тотығу-тотықсыздануға
ұшырайды.

Электролит катиондары сутегі катиондары сияқты катодта разрядталады. Және
аналогия бойынша, анодта электролит аниондарының және гидроксид
иондарының разрядтары жүреді.

Сулы ерітінділердің электролизі кезінде катодты процестерді қарастыра
отырып сутегі иондарының тотығу процессіндегі потенциал мөлшерін ескеру
қажет. Бұл потенциал сутегі иондарының концентрациясына тәуелді болады
және бейтарап ерітінділер жағдайында (рН=7) мына мәнге ие болады:
φ=─0¸059·7= ─0¸41B.

Бейтарап ерітіндіде катодтан металдың электролиті кезінде және ─0¸41B ке
қарағандағы электродты потенциалы оң болатын металл бөлінеді.

Ал электролит жағдайында, потенциалы ─0¸41Bке қарағанда теріс потенциал
болатын металдар тотықтанбайды, сутегінің бөлінуі жүреді.
Ал егер металл потенциалы ─0¸41B көрсеткішіне жақын болса ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.