Metallurgiya

Elektroliz jaryonida boradigan reaksiyalar.

Agar elektrolit eritmasiga tushirilgan tok uzatkich orqali mis anodiga musbat tok berilsa, katodga esa manfiy zaryad bog‘lansa, elektr zanjiri tutashadi va elektrolit hajmidan tok o‘tadi. Bunda anodda quyidagi jarayonlar yuz beradi:
1) metall ionining anoddan ajralib chiqib, ortiqcha elektronni tashqi zanjirga o‘tishi kechadi:
Cu ↔ Cu²⁺ + 2е (1)
2) CuH₂O²⁺ kationining gidratatsiyasi (metall ionining eritmada suv molekulasi bilan bog‘lanishi);
3) kationning eritmaga o‘tishi.
Katod jarayoni quyidagi bosqichlardan iborat:
1) Kationning eritma hajmidan katod yuziga o‘tishi;
2) Kationning elektron yordamida tiklanishi:
Cu²⁺ + 2е = Cu^o; (2)
3) Metall atomining katod kristallik tuzilishiga qo‘shilishi.
Jarayon davrida elektr quvvati elektrolitning shina va kontakt­lari qar­shiligini bartaraf qilish uchun sarflanadi. Faradey qonuniga binoan, katodga o‘tadigan metalning gramm-ekvivalenti zanjirdan o‘ta­digan elektr tokiga bog‘liqdir. Bir gramm-ekvivalent metalni o‘tkazishga 96500 Kulon elektr toki sarflanadi yoki 96500 : 3600 = 26,8 A-soat.
Katodda 1A-soat tok yordamida o‘tkaziladigan metall massa shu metal­ning elektr kimyoviy ekvivalenti deb ataladi.
Metallik mis mavjudligida, mis sulfat eritmasida ikki va bir valentli mis oralig‘ida muvozanat bo‘ladi:
CuSO₄ = Cu + 2SO₄ (3)
Anodda bir valentli misning paydo bo‘lishi tokdan chiqishni ko‘paytiradi, chunki misning elektrokimyoviy ekvivalenti 2,374 g ga teng va ikki valentli misning ekvivalentidan ikki marta ko‘proqdir. Afsuski, bir valentli mis eritmada mustahkam emas va quyidagicha ajraladi:
2Cu⁺ = Cu²⁺ + Cu (4)
Bu reaksiyaning o‘zgarmas doimiysi quyidagicha:
K = [Cu⁺]² / [Cu²⁺] = 0,62 ·10^-6
Boshqa so‘z bilan aytganda, bir valentli misning miqdori ikki valentli mis miqdoriga nisbatan taxminan 60000 marta kamroqdir.
Nordon eritmalarda misning bevosita erish jarayoni ham boradi:
Cu + H₂SO₄ + 0,5O₂ = CuSO₄ + H₂O (5)
Bevosita misning erishi elektrolitning sirtiga o‘tadi, chunki u yerda sistema atmosferada kislorod bilan kontaktda bo‘ladi. Bu jarayon elektrolitni ortiqcha misni boyitishga olib keladi va maxsus choralar bilan normal holatga olib kelinadi.
Misni elektrolitik tozalashda anodning yuzi atrofida mayda mis kukuni ajralib chiqishi kutiladi. Bu jarayon (4) reaksiyaning borishi natijasida kuzatiladi. Amaliyotda vannadagi misning soni 2 % ni tashkil qiladi. Anoddan katodga mis yarim sulfidi va yarim oksidi ham o‘tmasdan cho‘kma fazasiga o‘tadi. Bu cho‘kmalar nodir metallar bilan shlam fazasini tashkil qiladi.

3.