10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

PbSO
PbSO
63-сурет. Автомобиль аккумуляторының										64-сурет. Зарядталуға дейінгі
	сызбанұсқасы									қорғасын аккумуляторының
											сызбанұсқасы
PbO	-нің түзілуі Pb2+			иондарының 2 электронды жоғалтып, Pb4+ ион-
2
дарына айналуымен түсін­діріледі.
Аккумулятордың зарядталу процесін мынадай жиынтық теңдеумен
көрсетуге болады:
	2PbSO		4	+ 2H	2	O ) Pb0		+ PbO	2	+ 2SO2–	+ 4H+
										4
Аккумуляторды зарядтау барысында бір электродта тотықсыздандыр­
ғыш қасиеті бар қорғасын түзіледі, ал екіншісінде тотықтырғыш­
қасиетке ие қорғасын диоксиді­							түзіледі (63—64-суреттер).
Қорғасын аккумуляторын зарядтау барысында жүретін электродтық
процестер 4-сызбанұсқада келтірілген:
											4-сызбанұсқа
Қорғасын аккумуляторын зарядтау процесінің электрохимиялық сызбанұсқасы
			Теріс электрод					Электролит			Оң электрод
Зарядтау өнімі				PbSO4				4H2O			PbSO4
Иондану процесі				Pb2+, SO2–				2H+, 4OH–, 2H+			SO2–, Pb2+
						4					4
Зарядтау процесі
	Зарядтаудың	+2ē									Pb4+ – 2ē
соңғы өнімдері
				Pb				2H2O			PbO2
								H2SO4,		H2SO4
											207

Электродтардың тотығу-тотықсыздану қабілеттері әртүрлі, олардың арасында потенциалдар айырымы пайда болады, яғни аккумулятор зарядталғанда гальваникалық элемент пайда болады:

(–)Pb|H₂SO₄|PbO₂(+)

Зарядталған аккумулятордың тақташаларын өткізгішпен қос­ қанда, электрондар металдық қорғасынмен қапталған электродтан,

қорғасын­ (IV) оксидімен PbO₂ қапталған тақташаға қарай қозғала бастайды, яғни электр тогы пайда болады. Бұл аккумулятордың зарядсыздануы деп аталатын процесс барысында химиялық энергия электр энергиясына айналады.

Аккумулятордың зарядталуы барысында электродтарда келесі про­ цестер жүреді:

К: Pb⁰ + SO₄^2– – 2ē → PbSO₄

А: PbO₂ + SO₄^2– + 4H⁺ + 2ē → PbSO₄ + 2H₂O

Жиынтық теңдеуі:

Pb⁰ + PbO₂ + 2SO₄^2– + 4H⁺ → 2PbSO₄ + 2H₂O

Аккумулятор — өзіне электр энергиясын жинайтын құрылғы, ол қажет кезінде энергияны сыртқы тізбекке бере алатын химиялық ток көзі болып табылады. Акку­

муляторды­ зарядтау барысында электр энергиясы хи­ миялық энергияға айналады. Аккумулятордың заряд­ сыздануы барысында химиялық энергия электр энер­ гиясына айналады.

1. 
   Аккумулятор деген не?
   
2. 
   Техникада қандай аккумуляторлар қолданылады? Олардың бір-бірінен қандай айырмашылықтары бар?
   

3. 
   Қорғасын аккумуляторын зарядтағанда электродтарда жүретін химиялық процес­ терді түсіндіріңдер?
   

4. 
   Сульфаттану деген не? Сульфаттану аккумулятордың жұмысына қалай әсер етеді?
   

Суперконденсаторлардың аккуму-

лятордан айырмашылығы­ санаулы се-кундтарда зарядталады, алайда жылдам зарядсызданады.

Дрексель университетінің ғалымдары MXene наноматериалы негізінде үздік батареялар ойлап тапты. Болашақта тұтынушылар санаулы секундта смарт-фондарын немесе электро­мобильдерін зарядтай алады.

208

• Катод

• Анод

• Гальванопластика

Тірек ұғымдар

• электролиз процесінің мәнін түсінеміз;

• электролиздің қолданылу аймағын білетін боламыз

Бүгінгі сабақта:
§ 50. ЭЛЕКТРОЛИЗ

Металдар арқылы электр тогы өткенде химиялық реакция­ жүрмейді және металдар өзгеріссіз қалады. Егер электр тогы электро-лит ерітіндісі немесе балқымасы арқылы өтсе, электролит пен металл өткізгіш (электрод) арасында түрлі химиялық реакциялар жүріп, жаңа заттар түзіледі. Бұл процесс электролиз деп аталады. Электролит ерітінді­сіндегі немесе балқымасындағы иондар ретсіз қозғалады­. Егер ерітіндіге немесе балқы­маға электрод-тарды батырып, электр тогын жіберсе, иондар электродтарға қарай белгілі тәртіппен: катион-дар — катодқа (теріс зарядталған электродқа), аниондар — анодқ­а қарай (оң зарядталған электродқа) қозғалады. Катодта тотықсыздану

процесі жүреді, яғни катиондар электрондарды қосып алады. Анодта тотығу процесі жүреді, демек аниондар электрондарын береді.

Электролизді электролизер немесе электр пеші деп аталатын ар-найы қондырғыларда жүргізеді. Электролиттің­ ерітіндісі немесе балқымасына ток өткізетін екі элек­трод салады да, оларды тұрақты ток көзіне қосады. Тұрақты ток көзінің әсерінен электродтардың бірінде

электрондардың­ артық мөлшері пайда болады (теріс зарядты электрод “–” таңбасымен белгіленеді), екіншісінде электрондар жетіспейді (оң зарядталған электрод “+” таңбасымен белгіленеді). Электролиз процесімен танысу үшін мынадай тәжірибе жүргізуге болады: U тәрізді түтікке мыс (ІІ) хлоридінің ерітіндісін құйып, аспапты тұрақты ток көзіне қосады. Біраздан кейін катодта мыс металл күйінде бөлінеді, ал анодта хлор түзіледі. Оның түзілгенін иісінен білуге болады (65-сурет).

Мыс (ІІ) хлориді суда ерігенде басқа да тұздар сияқты иондарға диссоциацияланады:

СuСl₂ → Cu²⁺ + 2Сl^–

Тұрақты ток әсерінен мыс катиондары Cu2+ катодқа қарай жылжып,

одан электрондарды қосып алып тотықсызданады­:

Cu2+ + 2ē → Cu0

Хлорид иондар өздерінің электрондарын анодқа беріп тотығады:

2Сl^– – 2ē → Сl₂⁰↑

Электролиз — электролит ерітіндісі немесе балқымасы арқылы электр тогын жібергенде электродтарда жүретін тотығу-тотықсыздану процестері.

209

65-сурет. Мыс (ІІ) хлориді ерітіндісінің электролизі
Электролиздің мәні өздігінен жүре алмайтын химиялық реакциялар электр энергиясының әсерінен жүзеге асады. Электролиз өндірістің түрлі салаларында кең қолданылады. Олардың кейбіреулеріне тоқталайық.


Металлургиядағы электролиз. Тұздарды электролиздеу­ арқылы мыс, мырыш, кобальт, кадмий, марганец және басқа металдар алына-ды. Катодта ерітіндідегі металл иондары тотықсызданады:

Meⁿ+ + nē = Me0

Электролиз әдісі мыс, күміс, қалайы, қорғасын және басқа ме-талдарды қоспалардан тазарту үшін де қолданы­ла­ды­. Электролизді еритін анодтарды қолданып жүргізеді. Ол үшін тазаланбаған металдар пайдаланылады, ол еріп, катодта таза металл бөлінеді.

Қосылыстардың балқымаларын электролиздеп, алюминий, магний, натрий, литий, бериллий, кальций және басқа да металдар алынады.