|
2.
|
Катодта және анодта қандай процестер жүреді?
|
3.
|
Электролиз қандай мақсаттарда қолданылады?
|
4.
|
Гальваникалық жабындар алу қандай мақсаттарда жүргізіледі ?
|
5.
|
Автомобиль дискілерін неліктен хромдайды?
|
6.
|
Шәйнектің сыртын никельмен қаптағанда шәйнек қандай электродтың қызметін
|
|
атқарады?
|
§ 51. БАЛҚЫМАЛАР МЕН ЕРІТІНДІЛЕРДІҢ ЭЛЕКТРОЛИЗІ
Бүгінгі сабақта:
балқыма мен ерітінділердегі электролизді қарастырамыз
Тірек ұғымдар
Электролизге тұздар мен сілтілердің ерітінділері немесе балқымалары ұшырай ды. Балқыма электролизінің ерітінді элек
тролизінен ерекшелігі бар. Сондықтан олар ды жеке-жеке қарастырамыз. Кез келген тотығу-тотықсыздану процестері сияқты, электролиз кезінде беріп жіберген және қосып алған электрондардың сандары тең болуы тиіс. Бұл электролиз теңдеуін иондық және молекулалық түрде жазуға мүмкіндік береді.
Балқыма электролизі. Балқымалар электро-лизденгенде электродтарда тек қана электролит иондары тотығады немесе тотықсызданады. Мысалы, NaCl балқымасының электролизін
қарастырайық (66-сурет).
Балқымада натрий хлориді иондарға диссоциацияланады. Электр тогының әсерінен Na+ катиондары катодқа қарай жылжып, одан элек-трондарды қосып алады, ал хлор Сl– аниондары анодқа қарай жылжып, электрондарын береді:
-
NaCl t°
|
Na+ + Cl–
|
K (–)
|
|
|
|
|
А(+)
|
|
|
|
|
-
K (–): Na+ + ē = Na0
|
|
2
|
А (+): 2Сl– – 2 ē = Сl20↑
|
|
1
|
|
тотықсыздану процесі тотығу процесі
2Na+ + 2Сl– = 2Na0 + Сl20↑
Сол жақтағы натрий катиондары мен хлор аниондарын біріктіріп, молекулалық теңдеуді аламыз:
2NaCl электролиз 2Na + Cl2↑
Катодта натрий металы, ал анодта хлор газы бөлініп шығады. Ерітінді электролизі. Сулы ерітінділерде электролит иондары-
нан басқа электродтық процестерге қатысатын су молекулала-ры және H+ пен OH– иондары болады. Бұл жағдайда электролиз кезінде бәсекелес реакциялар туындауы мүмкін. Мысалы, натрий
хлоридінің ерітіндісін электролиздегенде,
Ýëåêòðîíäàð
катодта натрий тотықсызданбайды, су-тек тотықсызданады. Мұны былай түсін діруге болады: жүретін бірнеше параллель
+
+
–
электродтық процестердің ішінен энергияны аз мөлшерде жұмсайтындары жүзеге асады:
-
NaCl = Na+ + Cl–
|
|
K (–)
|
А (+)
|
K (–): 2Н+ + 2ē = Н2↑
Àíîä Êàòîä
+ Na+
–
Cl
Ýëåêòðîëèò
Кейде судың өте әлсіз электролит екенін
|
66-сурет. Натрий хлориді
|
ескеріп, бұл процесті мына теңдеумен
|
балқымасының электролизі
|
|
өрнектейді:
2H 2O + 2 ē = H 2↑ + 2OH –
Сөйтіп, катодта металдың орнына сутек бөлінеді, ал анодта хлор түзіледі:
A(+): 2Cl– – 2ē = Cl02 ↑
-
2NaCl + 2H
|
|
O
|
электролиз
|
H
|
↑ + Cl
|
↑ + 2NaOH
|
|
2
|
|
|
2
|
2
|
|
Химиялық реакциялардың жылдамдығы әрекеттесетін заттардың табиғаты мен олардың концентрациясына тәуелді екенін білесіңдер. Сондықтан электролит катиондары мен Н+ иондарының немесе электро-лит аниондарымен ОН– гидроксид иондардың қайсысы белсенді екенін білу маңызды.
Атомдардың тотығу қасиеті кемиді
Li, K, Ba, Ca, Mg, Al, Be, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au
Иондардың тотықсыздануы артады
Катодтағы процестер металдардың электрохимиялық қатарындағы орнына тәуелді.
Егер металл кернеу қатарында Li-ден Mg-ге (қоса есептегенде) дейін орналасса, катодта судың тотықсыздану процесі жүреді:
2Н2О + 2ē = H20 + 2OH–
Егер металл кернеу қатарында Al-ден H2-ге дейін орналасса, онда катодта бір мезгілде су мен металл катиондары тотықсызданады:
2Н2О + 2ē = H20 + 2OH–
Ме+n + nē = Ме0
Егер металл кернеу қатарында Н2-ден кейін орналасса, катодта металл катиондары тотықсызданады:
Ме+n + nē = Ме0
Егер ерітіндіде әртүрлі металдардың катиондарының қоспасы бол-са, онда алдымен кернеу қатарында оңға қарай орналасқан металдың катионы тотықсызданады.
Жоғарыда келтірілген ережелер 39-кестеде жинақталған.
|
|
|
|
|
39-кесте
|
Тұздардың сулы ерітінділеріндегі катодтық процестер
|
|
Металдардың электрохимиялық кернеу қатары
|
|
|
|
|
Li, K, Ca, Na, Mg, Al
|
Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb
|
H2
|
Cu, Hg, Ag, Pt, Au
|
Су құрамындағы сутек
|
Металл мен су құра
|
|
Тек металл тотықсыз
|
қана тотықсызданады:
|
мындағы
|
сутек тотық
|
|
данады:
|
2Н2О + 2ē =
|
сызданады
|
:
|
|
Ме+n + nē = Ме0
|
= H20 + 2OH–
|
Ме+n + nē = Ме0 және
|
|
|
|
2Н2О + 2ē = H20 + 2OH–
|
|
|
Анодтағы процестер аниондардың тотығу қабілеттеріне байланысты. Берілген қатарда аниондардың тотығу қасиеттері солдан оңға қарай кемиді (5-сызбанұсқа).
5-сызбанұсқа
I–, Br– S2–, Cl– H2O F–, SO42–, NO3–, PO43– және басқа оттекті қышқылдардың аниондары
I II
Тотығу қабілеттері кемиді
Бірінші қатардың аниондары анодта тотығады, ал гидроксид иондар электролизге қатыспайды:
Ann– – nē = An0
Екінші қатардың аниондары анодта тотықпайды. Олардың орнына су молекулалары мына сызбанұсқа бойынша тотығады:
2Н2О – 4ē = О2 + 4Н+
Электролиз процесі өздігінен жүрмейді, электролиз барысында жүретін химиялық реакциялар электр тогының әсерінен жүзеге асады,
себебі электр тогы күшті тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш қа сиеттерге ие.
Электролиз өндірісте кеңінен қолданылады. Сілтілер, хлор, сутек, алюминий, магний, натрий, кадмий электролиз әдісімен алынады.
Тарихта аты қалмаған бір шебер біздің заманымыздың І ғасырында өмір сүрген Рим императоры Тиберийге күміс тәрізді, бірақ жеңіл метал-дан жасалған тостаған сыйға тартты. Бұл оның өмірімен қоштасуына се-беп болды. Император шеберді өлтіріп, оның зертханасын жоюға бұйрық берді. Себебі жаңа металл “қазынасындағы күмісті құнсыздандырады” деп қорыққан еді. Аға Плинийдің айтуынша, күміске ұқсас бұл металл сазбалшықтан алынған.
Сен білесің бе?
Ғибадатханалардың күмбездерін алтынмен қаптау электролиз ашылғанға дейін қауіпті іс болды. Алтынды сынаппен араластырып, амальгама (металдардың сынаппен құймасы осылай аталады) алады. Күмбезді қаптауға арналған мыс қаңылтырлардың бетіне амальгаманы жағып, қыздырады. Сынап ұшып кетеді де, алтын мыстың бетіне қонады. Санкт-Петербургтегі Исаакиев соборының күмбездері осылай алтындалған. Ал 1812 жылғы жеңістің құрметіне салынған Мәскеудегі Христ Қорғаушы ғибадатханасына электролиз әдісі қолданылды. Мыс қаңылтырлар катод қызметін атқарды. Олардың бетіне ерітіндідегі алтын тұндырылған.
Сен білесің бе?
Американдық химик Ч. Холл мен француз металлургі П. Эру 1886 жылы алюминийді криолитті саздың балқымасынан электролиз әдісімен алды. Бұл әдіс ашылмай тұрғанда ол металл алтыннан 10 есе қымбат болған. ІІІ Напалеонның ұлына алюминийден жасалған сылдырмақ сыйға тартылса, Ұлыбританияда Д.И. Менделеевтің еңбегінің құрметіне бір табағы таза алтыннан, ал екінші табағы таза алюминийден жасалған таразы сыйланған.
Do'stlaringiz bilan baham: |
