Elektroliz. Elektroliz nizamlari. Elektroliz ushin Faradey nizami Reje

Faradeyning birinchi qonuni. 1833 yil M.Faradey elektroliz qonunlarini yaratdi. Faradeyning birinchi qonuni: elektrodda ajralib chiqadigan moddaning massasi m, elektrolitdan o`tgan zaryad miqdori Q ga proportsional.

m=kQ , yaki m=kIt

Elektro ximiyaliq ekvivalent proportsionalliq koeffitsienti k g’a zattin’ elektroximiyaliq ekvivalenti delinedi. Ol elektrolizda elektrodda ajralip shiqqan zat massasinin’ elektrolit orqali o`tgan zaryad mug’darina salistirg’anda ten’.
Zatlardin' elektro ximiyaliq ekvivalenti.

ZAT	k, 10^-6 kgG`Kl
Gu'mis Vodorod Mis Rux	1,118 0,01045 0,3294 0,0388

 2. Faradeydin’ ekinshi nizami. Zattin’ elektroximiyaliq ekvivalenti onin’ atom (molekulyar) massasi A nin’ valentlik n g’a salistirg’anda tuwri proportsional

^{k  =} 
Atom ( molekulyar)massasinin’ valentlikge salistirg’anida ximiyaliq ekvivalent delinedi.
F g’a Faradey turaqlisi delinedi. Onin’ fizik ma’nisin aniqlaw ushin

m=

bul ańlatpaǵa Faradeydin’ elektroliz ushın ulıwmalasqan nızamı dep ataladı.
Faradey sanınıń ma`nisi tájiriybede anıqlanǵan hám F= 9, 648 04 Kl/mol.
Elektroliz hádiysesi texnikada hám sanaatda keń qollanıladı. Bul usıl menen taza elementlar : temir, marganets, xrom, mıs, rux, xlor, ftor hám basqa elementlar ajıratıp alınadı.
Galvanotexnika. Metalldan jasalǵan detallar hám ásbaplardı tat baspaytuǵın qatlam menen oraw usılı galvanotexnika da sanaatda keń qollanıladı. Tez oksidlenetuǵın metallardan yasalagn zatlardıń sırtı qıyın oksidlenetuǵın : nikel, gúmis, rux hám basqalar balan oraladı. Nikellangan buyımlar : samovar, shaydık, pichok, qasıq, shanıshqılar sol usıl menen payda etinadi.
Zatlardıń sırtın oksidlanmaydigan metallar menen orawǵa galvanostegiya dep ataladı. Bul usıl eń arzan, qolay hám tez atqarılatuǵın usıl bolıp tabıladı.
Mısalı nikel menen oraw kerek bolǵan buyımdı jaqsılap tazalap keyininen elektrolitik vannaga túsiriledi. vannaga nikeldin’ ekilemshi duzdin’ ammiakdagi eritpesi solinadi. Anod retinde nikel úzindi alınsa, buyım katod wazıypasın oteydi. Málim waqıt tok ótkerilip, nikel qatlamınıń kerekli qalıńlıǵı payda etinadi.
Buyımlardı gúmis yamasa altın menen orawda gúmis hám altın duzlarınıń eritpelerinen paydalanıladı.
Qandayda bir formanı payda etiw ushın buyım sırtına metalldı elektrolitik chuktirish usılına galvanoplastika dep ataladı. Galvanoplastika 1836 jılda orıs fizigi B. Yakobi tárepinen jańalıq ashılǵan bolıp, demde sanaatda keń qollanila basladı.

3. Galvanik elemen. Ol túrli baraeleflar (naǵıs ), xaykalchalar nusqasın tayarlawda, kredit kartochkaları hám basqa kog'ozlarni shıǵarıw ushın klihe tayarlawda paydalanıladı.

Eger eritpege metall elektrod túsirilse, ol jaǵdayda elektroddıń keri ionları metal sırtına kelip kristall tor daǵı oń ionlardı sug'urib aladı. Usınıń menen birge teris process, metal ionlarınıń elektrodta jabısıp qalıwı da júz beredi. Eger elektrolitdin’ kationlari elektrod metalınıń ionı bolsa oǵırı jaqsı boladı.
Metall ionlarınıń eritpege ótiwi nátiyjesinde, metal - keri, eritpe bolsa oń zaryadlanıp qaladı, yaǵnıy eritpeden metalǵa jónelgen elektr maydanı payda boladı hám ol metaldıń taǵı eriwine tosqınlıq etedi. Nabada daslep teris process eritpe ionlarınıń elektrodta jabıwıp qalıwı jedellew júz bersa, ol jaǵdayda elektrod oń zaryadlanıp qaladı.
Hár eki halda da, metal hám eritpe arasında payda bolǵan potentsiallar ayırmashılıǵı elektroddıń emirilish hám kristallanish tezligin teńlestirip turadı. Bul potentsiallar ayırmashılıǵı usı metaldıń usı eritpe degi elektrolitik potentsialı dep ataladı.
Eger eritpege túrli metallardan jasalǵan eki elektrod batırılsa, olardıń elektrolitik potentsialları ayırmashılıǵına teń bolǵan potentsiallar ayırmashılıǵı payda boladı. Sonday etip, metal hám elektrolitlardin’ ximiyalıq tásir energiyası elektr maydan energiyasına aylanadı.
Ximiyalıq reakciya energiyasın tikkeley elektr energiyaǵa aylantırıp baratuǵın apparatqa galvanik elementler dep ataladı.

Galvanik elementtiń dúzilisine, jabıq shınjırda elektr tokın payda etetuǵın metal hám elektrolit ortasındaǵı óz-ara tásir tiykar etip alınǵan. Bul hádiyse XvIII ásir aqırında Italiyalıq alım L. Galvani tárepinen ashılǵanlıǵı sebepli, jańa tok dárekleri onıń húrmetine galvanik elementler dep atalǵan. Galvanik elementler qandayda bir elektrolitga túsirilgen eki túrli materiallardan jasalǵan elektrodlardan ibarat boladı.
Italiyalıq fizikalıq A. Volta mıs hám rux plastinkalardı sulfat kislota eritpesine túsirip birinshi galvanik elementti jasaǵan. Volta elementiniń EYuK 1, 1 v bolǵan. Volta elementi islegende onıń oń polyusında vodorod ajraladi`, kerisinshe bolsa ruxdin’ eriwi júz beredi.
Ámelde, elektrodları hám elektroliti menen Volta elementinen parıq etetuǵın basqa elementlerden qo'proq paydalanıladı. Mısalı, 1, 09 v EYuK Daniel elementinde oń elektrod mıs ko'porosiga batırılǵan -mıs, keri elektrod bolsa, rux ko'porosi yamasa sulfat kislotaǵa batırılǵan rux.
Galvanik elementlerdiń kóbisinde uzaq paydalanilganda EYuK azayadı hám tok bere almay qaladı. Buǵan sebep elektrodlardıń qutplanıwı bolıp tabıladı.
Volta elementiniń jumıs Principinde úlken kemshilik bar. Mıs elektrodta ajıralıp atırǵan vodorodlar málim waqıttan keyin elektrodtı qorshap aladı hám vodoroddıń jańa ionları keliwine tosqınlıq etedi. Nátiyjede elektrodlardıń elektrolitik potentsialı hám sonday eken olardıń ayırmashılıǵı da ózgeredi. Bul hádiysege elektrolitlardin’ qutplanıwı dep ataladı. Elektrodlardıń qutplanıwı elementte go'yoki keri EYuK payda etedi hám odaǵı júzimdi azaytadı. Elementtiń qutplanıwın joytıw ushın, ajraladi`ǵan gaz menen birikuvchi oksidleytuǵın element kiritiledi. Bunday oksidlovchilarga qutblashni joǵatıwshılar, polyustı joǵatıwshı elementlerge bolsa qutblanmaydiganlar dep ataladı hám olar talay uzaq waqıt isleydi. Qutblanmaydigan galvanik elementlerdiń júdá kóp túrleri ámeldegi bolsada olardıń jumıs Principi birdey. Olardıń eń kóp tarqalǵanlarınan biri Leklanshe elementi bolıp EYuK 1, 5 v ni quraydı.

Akkumlyator. Galvanik elementler ol jaǵdayda ámeldegi bolǵan ximiyalıq energiya tolıq sarplanguncha (mısalı Leklanshe elementinde ruxlanıw eriguncha) islewi múmkin. Keyininen bolsa iskerligin toqtatadı. Sol sebepli de geyde, olardıń iskerligi ushın zárúr bolǵan ximiyalıq energiyanı elektroliz nátiyjesinde qayta tiklewi múmkin bolǵan galvanik elementlerden paydalanıladı.

Bunday elementlerge akkumlyatorlar, olarda elektroliz járdeminde energiyanı toplaw procesine bolsa akkumlyatorlarni zaryadlaw (energiyanı toplaw ) dep ataladı.
Akkumlyatorlarni zaryadlawda sırtqı derektiń tokı ol beretuǵın júzimka keri jóneliste ótkeriledi.
Texnikada eki qıylı kislotalı hám sıltılı akkumlyatorlardan paydalanıladı. Kislotalı akkumlyatorlar sulfat kislota eritpesine túsirilgen qorǵasın plastinkalardan shólkemlesken. Keri plastinka taza qorǵasınnan sırtı jumsaq etip, oń plastinka bolsa qorǵasın eki oksidi menen oralǵan boladı. Akkumlyator razryadlanganda hár eki plastinka da az-azdan altıngugurt kislotalı qorǵasın menen koplana baslaydı. Akkumlyator zaryadlanganda bolsa oń hám keri plastinkalar arasındaǵı parq tiklenedi. Kislotalı akkumlyatorlardin’ EYuK. 2 v átirapında boladı.
Sıltılı akkumlyatorlar qaltashaları bar nikelli temir plastinkalardan shólkemlesken. Oń plastinkanıń qaltasında nikel oksidi, keri plastinkanıń qaltasında bolsa temir oksidi solinadi. Elektrolit wazıypasın kaliy sıltıı oteydi. Sıltılı akkumlyatorlardin’ EYuK. 1, 4 v ni quraydı. Sıltılı akkumlyatorlar kislotalardikine salıstırǵanda qolay hám jeńil, zıyanlı puw hám gazlar shıǵarmaydı, qısqa waqıttaǵı qısqa tutasiwda buzilmaydi.

Akkumlyatordin’ F. I. K. dep, zaryadlanıw waqtında alǵan energiyasınıń qansha bólegin razryadlanishda qaytarıwın kórsetetuǵın shamaka aytıladı.

Kislotalı akkumlyatordin’ f. i. k. 80%, sıltılısiniki 60% átirapında boladı. Hár bir akkumlyator óz sıyımlılıqı menen xarakterlenedi. Akkumlyatordin’ sıyımlılıqı zaryadlanǵan akkumlyator razryadlaniwda beretuǵın zaryad muǵdarı menen olshenedi. Ol kulonlarda emes, arnawlı birlik amper-saatlarda olshenedi.
Amper-saat - 1 A júzimdiń 1 saat dawamında alıp keletuǵın zaryad muǵdarı bolıp tabıladı: Kl.
Akkumlyator avtomobillerdiń, samolyotlardıń, suw astı kemeleriniń, poezd jaqtilandirg’ishlardin’ ajıralmaytuǵın bólegi bolıp tabıladı.
Galvanik elementler bolsa radiopryomniklarda hám televizorlarda telefon hám telegraf apparatlarında keń isletiledi. Olar atmosferanı uglerod oksidi, azot oksidi, uglevodorodlar hám basqa qospalar menen uwlı zatlaydı. Sol sebepli de házir quyash energiyasınan paydalanıwshı elektromobillarni óndiriske úlken itibar qaratılıp atır
Juwmaqlar : Erituvchida erigende ionlarǵa ajraladi`ǵan elementlarǵa elektrolitlar dep ataladı. Elektrolitlarda zaryad tasıwshı bólekler ionlar boladı Elektrolitdagi ionlardıń sırtqı maydan tásirindegi tártip háreketine elektrolitlarda elektr tokı dep ataladı.
Suyıqlantirilgan elektrolitlerdin’ elektrolizi menen elektrolitlar eritpeleriniń elektrolizini bir-birinen parıqlaw kerek. Elektrolitlar eritpeleri elektrolizi processlerinde suw m olekulalari da qatnasıwı múmkin.
Mısal jol menende natriy xloriddiń suwdaǵı konsentrlengen eritpesiniń elektrolizini (kómir elektrodlarda ) kórip shıǵamız. Bul halda eritpede gidratlang’an N a+ hám S G ionları, sonıń menen birge, suw molekulaları boladı. Eritpe arqalı elektr tokı o 'tganida N a+ kationlari katodga, xlorid-ionları anodga úshek az waqıt háreketlenedi. Lekin elektrodlarda júz bolatuǵın reaksiyalar duz suyıqlanmasida baratuǵın reaksiyalardan úlken parıq etedi. Mısalı, katodda natriy ionlarınıń o 'rniga suw molekulaları qaytarıladı :
H20 + 2 i =H2+20 H r
anodda bolsa xlorid-ionlar oksidlenedi:
2 Cl" — 2 e =C12
Nátiyjede katodda vodorod, anodda — xlor ajralıp shıǵadı, eritpede bolsa (katod qasında ) natriy gidroksid N aO H tap 'planadi (OH ionlardıń m anfiy zaryadın N a ionlarınıń m usbat zaryadı qoplaydi). NaCl suwdaǵı eritpesi elektrolizdin’ ulıwma teńlemesi ionlı kóriniste tómendegishe boladı.
Katod hám anodda baratuǵın processler. Suwdaǵı eritpelerde katodda qaytarılıw procesi qanday júz boladı?
Bul sorawǵa standart elektrod potensiallar qatarı járdeminde juwap tabıw múmkin. Bul jerde úsh qıylı hoi bolıwı múmkin:
1) standart elektrod potensialı vodorodnikidan úlken bolǵan metallardin’ (Cu2+ den Au3+ ge shekem ) kationlari elektrolizda katodda derlik tap 'liq qaytarıladı ;
2 ) standart elektrod potensialı kishi bolǵan metallardin’ (Li+ den Al3+ ge shekem ) kationlari katodda qaytarılmaydı, olardıń ornına suw molekulaları qaytarıladı ;
3) standart elektrod potensialı vodorodnikidan kishi, lekin aluminiynikidan úlken bolǵan metallardin’ (Al3+ de H + ge shekem ) kationlari elektroliz waqtında katodda suw molekulaları menen birge qaytarıladı.
Eger suwdaǵı eritpe quramında hár qıylı metallardin’ kationlari bolsa, ol halda elektroliz waqtında katodda olar metall standart elektrod potensialınıń algebraik ma`nisi azayıp barıw tártibinde ajralıp shıǵadı. M asalan, Ag+, C u2+, F e2+ kationlar qospasınan daslep gúmis kationlari (E°— ± 0, 80 B), keyininen mıs kationlari (E°= ± 0, 34 B) hám aqırında temir kationlari (E°=—0, 44 B) qaytarıladı.
Anodda júz bergen ig an reaksiyalardıń ózgesheligi suw molekulalardin’ bar-joq ekenligine hám anod qanday m oddadan jasalǵanlıǵına baylanıslı. O datda anodlar erimeytuǵın ko'm ir, grafit, platina hám iridiydan yasaladi; eriytuǵınları — mıs, gúmis, rux, kadmiy, nikel hám basqa metallardan jasaladi.
Erimeytuǵın anodda elektroliz processinde anionlar yamasa suw molekulaları oksidlenedi. Bunda kislorodsız kislotalardıń anionlari (mısalı, S2~, J-, Br", Cl~) konsentraciyası jetkilikli muǵdarda bolǵanda ańsat oksidlenedi. Eger eritpe quramında kislorodlı kislotalardıń anionlari (m asalan, SO4, NOj, CO2, POj") bar bolsa, ol halda anodda bul ionlar emes, bálki suw molekulaları oksidlenip, kislorod ajralıp shıǵadı.
Eriytuǵın anod elektrolizda oksidlanwge uahraydi, yaǵnıy sırtqı shınjırǵa elektronlar beredi. Elektronlar berilgende elektrod menen eritpe arasındaǵı teń salmaqlılıq jıljıydı : 

Ádebiyatlar :
A. G'. Bayev, A. K. Áwliyequlov, G. A. Almardonova “Fizika” I -bólim 245-250 bet
X. Axmedov, M. Doniyev, Z. Husanov. Fizikadan lekciya teksti 2004 jıl
Sınaq sorawları.
Elektrolitlar suwdaǵı eritpeleriniń elektrolizi
________________________________________