Mavzu: Elektrolizli qurilmalar. Reja

Mavzu: Elektrolizli qurilmalar.


Reja:

1. Elektroliz.

2. Aralashma va eritmalar elektrolizi.
3. Alyuminiy elektrolizi.
4. Elektroliz qurilmalarining elektr jihozlari.

Elektroliz (elektro... va...liz) - qizdirib suyuqlantirilgan elektrolit yoki uning suvdagi eritmasi orqali oʻzgarmas elektr toki oʻtganida elektrodlarda sodir boʻladigan oksidlanishqaytarilish jarayonlari. Elektrolizning mohiyati kimyoviy reaksiyani elektr energiyasi hisobiga amalga oshirishdan iborat. Elektr toki berilganda ionlarning elektron qabul qilish yoki elektron berish hodisasi birlamchi jarayonni tashkil qiladi. Bu jarayon natijasida koʻpincha elektrolizning dastlabki mahsulotlari hosil boʻladi. Elektroliz mahsulotlari sof holda ajralib chiqishi yoki erituvchi bilan oʻzaro kimyoviy reaksiyaga kirishishi mumkin. Ikkinchi holda Elektrolizning ikkilamchi mahsulotlari hosil boʻladi. Qizdirib suyuklantirilgan elektrolitlar elektroliz qilinganida faqat birlamchi mahsulotlar chiqadi. Elektrolitlarning suvdagi eritmalarida elektroliz ancha murakkab boradi, chunki koʻpincha ikkilamchi jarayonlar sodir boʻladi. Umuman elektroliz jarayonining borishi va elektroliz oxirida qanday mahsulotlar hosil boʻlishi birlamchi mahsulotlar, erituvchi tabiati, elektrodlarning qanday materialdan yasalgani, tra, elektrodlardagi tokning zichligi va h.k.ga bogʻliq. Katod, yaʼni doimiy tok manbaining manfiy qutbiga ulangan elektrod qaytaruvchilik rolini bajaradi, anod esa (yaʼni manbaning musbat qutbiga ulangan elektrod) oksidlovchi sifatida xizmat qiladi. Elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning massalari, tok kuchi va E. davom etadigan vaqt orasida matematik tenglamalar bilan ifodalanadigan bogʻlanishlar mavjud (qarang Faradey qonunlari).

Elektroliz sanoatning turli sohalarida keng qoʻllanadi. Kimyo sanoatida xlor va ishqorlar olishda, xlorat, perxlorat, persulfat kislota, kaliy permanganat, sof holdagi vodorod, ftor va boshqalar qimmatli mahsulotlar hosil qilishda, rangli metallurgiyada metallarni rafinatsiyalasht elektrolizdan foydalaniladi. Turli metallarning birikmalarini qizdirib suyuqlantirib, elektroliz yordamida oʻsha metallar ajratib olinadi. Mashinasozlik, radiotexnika, elektronika, poligrafiya sanoatlarida turli buyumlar sirtini metallar bilan qoplashda va boshqalarda elektroliz qoʻllanadi.

Aralashma va eritmalar elektrolizi. Elektrolitlardan tok o‘tayotganda elektrodlarda (elektro - ekstraksiya) moddaning ajralish yoki elektrolit orqali bir elektroddan boshqasiga moddalarni olib o‘tish (elektrolitik rafinirlash) hodisasi elektroliz deb ataladi.
Sanoatda elektroliz metallni anodli eritish va eritmalar hamda eritilganlardan, uning katodli cho‘ktirilishi uchun qo‘llaniladi. Normal potensialli moddalarni normal vodorodli elektrod potensialiga nisbatan 1 V dan kattaroq eritmalar (mis, rux va boshqalar) elektroliz yo‘li bilan olinadi. Me’yorli potensialli metallar, 1 V dan kamroq, bu metallar tuzlar eritilgandan elektroliz qilib olinadi (litiy, kaliy, alyuminiy, magniy va boshqalar).
Elektroliz vannadagi kuchlanish uch tarkibiy qismdan iborat:
(1)
bu yerda, , - moddaning elektrokimyoviy parchalanish kuchlanishi; , - potensialning anodli va katodli tushuvlari; I - vannadagi tok kuchi; I — elektrodlar orasidagi masofa; у - elektrolitning o‘tkazuvchanligi.
Elektrolizli vannada ajraladigan quvvat
(2)
Bu quvvatning ( ) faqat bir qismi moddaning elektr kimyoviy parchalanishiga sarflanadi, qolgan quvvat elektrolitni qizitishga va eritmadan ionlarni o‘tkazishga sarflanadi. Elektrolizda olingan modda , miqdorining, nazariy imkon bo‘lgan modda miqdoriga (Faradey qonuni bo‘yicha topilgan) nisbati moddaning tok bo‘yicha mahsul miqdori (foiz) (chiqish V) deb ataladi:
(3)

Tok bo‘yicha mahsul miqdor, elektroliz jarayoni iqtisodiy va maqsadga muvofiq (ratsional) o‘tishi qanchaligini ko‘rsatadi. Elektrolizning samarasi energiya bo‘yicha mahsul miqdori Me (foiz) bo‘yicha baholanadi:

(4)
bu yerda b - moddaning elektrokimyoviy ekvivalenti; M - tok bo‘yicha metallning mahsul miqdori; V - elektrolizli vannadagi kuchlanish.
1-jadval.



Alyuminiy elektrolizi. Aviasozlik, avtomobilsozlik, transport va qishloq xo‘jalik mashinasozligi, elektrotexnika, metallurgiya, kimyo, qurilishda, uy-ro‘zg‘or buyumlari va boshqa sohalarda alyuminiy keng qoilaniladi. Alyuminiy bor rudalar (ma’danlar) - boksitlar, nefelinlar, apatitlar, alunitlar va kaolinlardir. Loytuproq bu ma’danlardan maxsus ishlov bilan ajraladi. Eritilgan tuzlarni elektroliz qilish yo‘li bilan alyuminiy olinadi. Alyuminiy oksidi (A120 3) ning eritmasi erigan kriolit (Na3AlP6) dagi elektrolitdir. Chunki ftoridli eritmalar kuchli shiddatli alyuminiy elektrolizi sarflanadigan ko‘mirli elektrod bilan olib boriladi, vannalarning ichki yuzalari esa ko‘mir plitalar va bloklar bilan futerovka qilinadi. Umuman, elektroliz jarayonini - katodda metalli alyuminiy ajraladi va ko‘mirli anod oksidlanadi, chunki unda kislorod ajraladi, deb tasavvur qilish mumkin. Konstruksiyasi bo‘yicha elektrolizyorlar kuydirilgan va o‘zi pishib yetiladigan ko‘mir anodli bo‘ladi, yonboshli va yuza tok keltirgich bilan, quvvati bo‘yicha esa (tok kuchi bo‘yicha) - kichik quvvatli (40 - 50 kA), o‘rta quvvatli (60 - 80 kA), katta quvvatli (100 - 160 к A) va o‘ta katta quvvatli (200 - 250 kA) bo‘ladi.