Metallurgiya asoslari

Elektroliz unumi. Suvli elektrolitlar elektrolizida elektroliz unumining kamayishi sabablaridan biri katodda kerakli metall bilan birgalikda vodorodning ajralib chiqishi edi. Suyuqlanmalar elektrolizida unumga asosan, quyidagi omillar ta’sir qiladi. Katod va anoddagi elekt­roliz mahsulotlarini elektrolit bilan o’zaro kimyoviy reaksiyaga kirishib dastlabki moddani hosil qilishidir.
Suyuqlanmalar elektrolizining uziga xos, suvda eri-tilgan elektrolitlar elektrolizidan farqi, anod effek­ti deb ataluvchi hodisadir. Anodda tuplanib qolgan gazlar elektrod yuzasiga adsorbilanib (urab olib) elektr oqimi o’tishini qiyinlashtiradi, elektrodda o’ta kuchlanishni oshiradi, natijada sistemada elektr oqimi kamayadi, bu esa ortiqcha energiya sarf qilishni talab qiladi.


ELEKTROLIZNING AMALIY AHAMIYATI
Elektroliz jarayonidan sanoatda turli maksadlarda keng foydalaniladi. Elektrokimyoviy yo’l bilan turli reaksiyalarni o’tkazish mumkin, hatto izotermik (F, G) energiyalarning ortishi bilan boradigan va demak, oddiy sharoitda qiyin yoki butunlay bormaydigan reaksiyalarni ham amalga oshirish mumkin. Masalan, suvni osonlik bilan uy temperaturasi sharoitida vodorod va kislorodga ajratish mumkin. Elektroliz usuli bilan alyu­miniy, magniy singari metallar, ularning tuzlari eritmasidan gaz holidagi xlor, ishqorlar, oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari bilan organik moddalar olinadi. Biz quyida keng tarqalgan elektrolizlardan ba’zilarini keltirib o’tamiz.
Ammiak ishlab chiqarish uchun kerakli vodorod suvni elektroliz qilish yo’li bilan olinadi. Suv elektrni yomon o’tkazgani uchun so’nga ozroq elektrolit qo’shiladi. Lekin qo’shilgan elektrolit kationining ajralish potensiali vodorod kationinikiga qaraganda anchagina manfiyroq bo’lishi kerak. Keyingi vaqtda bu maksad uchun vodorod tabiiy gaz SN₄ dan olina boshlandi. Elektroliz yo’li bilan ko’p miqdorda xlor olinadi.
Ba’zi maqsadlar uchun sof metall ishlatish kerak. Lekin kimyoviy yo’l bilan sof metall, masalan, mis olish juda qiyin. Sof holdagi metallar faqat elektroliz yo’li bilan olinadi. Bu usulga metallarni tozalash (rafinatsiya) deyiladi.
Toza mis olishda elektrolizdan keng foydalaniladi. Elektrolit sifatida H₂SO₄ va CuSO₄, anod sifatida esa tozalanmagan (kimyoviy yo’l bilan olingan) mis tayoqchasi, katod sifatida toza mis plastinka ishlatiladi. Elektroliz natijasida anoddagi mis erib, katodda toza mis ajralib chiqadi. Turli qo’shimchalar eritmada qoladi yoki eritma tagiga cho’kadi. Bu yo’l bilan tozaligi 99,9% bo’lgan mis olish mumkin.
Elektrolizdan galvanoplastikada va metall buyumlarning sirtlarini boshqa metall bilan qoplashda keng foydalaniladi. Metall buyumlarning sirtini xromlash, nikellash, kalaylash, kumushlash va boshqa shu singari ishlar hammaga ma’lum va ko’p tarqalgan jarayonlardir. Metall buyum xrom bilan qoplansa, u korroziyaga chidamli bo’lishi bilan birga, uning mustaxdamligi oshadi, ishqalanganda yeyilmaydigan bo’lib qoladi. Galvanoplasti­ka ham tozalash jarayoniga o’xshashdir. Anod sifatida qoplovchi metall, katod sifatida esa qoplanishi kerak bo’lgan metall olinadi.
Katodda metallarni qaytarish bilan olinadigan cho’kma (qoplanma) tuzilishi, qoplanmaning texnik sifatini belgilaydi. Qoplanma (cho’kma) zich joylashgan kichik kristallardan iborat bo’lishi kerak, bunga tegishli tarkibdagi eritmadan foydalanish va elektrolizni ma’lum sharoitda olib borish kerak bo’ladi. CHo’kma (qoplanma) hosil bo’lganda ikki jarayon yonma-yon boradi. Kristallanish markazlarining hosil bo’lishi va mavjud kristall markazlarining usishi. Bu nisbatga eritmadagi turli aralashma va boshqa faktorlarni hisobga olmaganda elektrodda elektr kuchining zichligi katta ta’sir ko’rsatadi. Elektrodda elektr oqimi kuchi oshgan sari, ya’ni oqim zichligi oshgan sari kristallanish markazlarining hosil bo’lish ehtimoli oshadi. Natijada kristallarning shakllanishi — o’sishi tezligi oshadi, ajralib chiqayotgan kris­tallarning o’lchami katta bo’ladi, zichlanmagan qoplanma (cho’kma) olinadi.
Mayda donali va zich joylashgan qoplanma (cho’kma) olish uchun, katodda elektr oqimiping zichligi mumkin qadar kichik bo’lishi kerak, bunda kristallanish tezligi kichik bo’ladi.
Eritma konsentratsiyasi (masalan, AgNO₃suvdagi eritmasi) kamaygan sari kristallarning ajralish tezligi oshadi. Lekin eritma konsentratsiyasini o’ta kamaytirish o’rinsiz natijalarga olib keladi. Modda, ya’ni katod sirtida metall g’ovak, zichlanmagan dispers holda ajralib chiqadi va ajralgan metall zarrachalari bir-biriga bush yopishib turadi.
Elektrometallurgiya elektroliz hodisasiga asoslangandir.
Qaytariluvchi metallar, masalan, temir domna pechida koks bilan qaytariladi. Lekin bu usulda ktain qaytariluvchi metallarni olib bo’lmaydi, bunda elektroliz usu­li qullaniladi. Bunday metallar suvda oson oksidlanadi, shu sababli, ularning suyuqdantirilgan rudalari yoki suvsiz eritmalari elektroliz qilinadi. Masalan, mag­niy metali suyuqdantirilgan magniy xloridni, natriy metali suyuqdantirilgan natriy nitratni, alyuminiy metali esa suyuqdantirilgan alyuminiy oksid bilan kriolit (3NaF ∙ AlF₃) aralashmasini elektroliz qilib olinadi.