Metallurgiya

Elektroliz jarayonida misning ta’siri

Agar elektrolit eritmasiga tushirilgan tokuzatkich 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⁺ + 2e (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⁺ + 2e = Cu^o; (2)
3) Metall atomining katod kristallik tuzilishiga qo‘shilishi.
Bunday sxemada mis anoddan erib, katod listiga yopishadi va katod eni o‘sib boradi. Suratda ko‘rsatilganidek (10-rasm), toza olingan 99,99% li misli katod tasmalar orqali bog‘lanib, sotuvga chiqariladi.
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.

1-rasm. Sotuvga tayyorlangan 99,99% li misli katod.
Katodda 1A-soat tok yordamida o‘tkaziladigan metall massa shu metal­ning elektr kimyoviy ekvivalenti deb ataladi.
Eritmadan 1A soat elektr toki o‘tsa, katodda 31,78:26,8 =1,186 g mis yopishadi. Gramm ekvivalent deb grammda o‘lchangan metall atom massasining valentligiga bo‘linganligiga aytiladi. Masalan, ikki valent­li misning gramm-ekvivalenti quyidagiga teng: 63,56:2=31,78 g.
Amaliyotda katodda o‘tiradigan metalning massasi ushbu ko‘rsatil­gan raqamdan kamroqdir. Amaliy metall massasining nazariy olish mumkin bo‘lgan massasiga nisbati har doim birdan kam bo‘ladi va foiz orqali belgilanadi. Bu nisbiylik tokdan chiqish deb aytiladi.
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 yyerda 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.

Xulosa
Ushbu mustaqi ta`lim mavzusi yuzasida xulosa o`nida: Faradey fanga elektrod, anod, katod, anion, kation, elektrolit, elektroliz tushunchalarini kiritdi. Faradey o'z tajribalarini bajarishda bir necha galvanik elementni ketma-ket ulab, batareya hosil qildi; elektroliz qilishda ana shu batareyadan elektr manbai sifatida foydalandi. U o'zining ilmiy kuzatishlari asosida quyidagi elektroliz qonunlarini kashf etdi:
1. Faradeyning I-qonuni. Elektroliz vaqtida elektrodda ajralib chiqadigan moddaning massasi miqdori eritmadan o'tgan elektr toki miqdoriga to'g'ri proporsional bo'ladi.
2. Faradeyning II-qonuni. Agar bir necha elektrolit eritmasi orqali bir xil miqdorda ketma-ket ulangan holda, elektr o'tkazilsa elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning massa miqdorlari o'sha moddalarning kimyoviy ekvivalentlariga proporsional bo'ladi.
Elektroliz vaqtida elektrodlarda 1 g – ekvivalent modda ajralib chiqishi uchun elektrolit eritmasidan 96500 kulon elektr toki o'tishi kerak. Bu son Faradey soni (F) deyiladi.

Foydalanilgan adabiyotlar

1. 
   A.A.Yusupxodjayev, B.T.Berdiyarov, S.T.Matkarimov, S.Q.Nosirxo’jayev, “Og’ir rangli metallar metallurgiyasi” fanidan darslik, Toshkent. 2020.
   
2. 
   Yakubov M.M., “Metallurgiyada issiqlik texnikasi” fanidan darslik, Toshkent: 2010.
   
3. 
   В.Г.Воскобойников, В.Г.Кудрин, А.М.Якушев, “Общая металлургия”, учебник для ВУЗов, М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. - 768 с.
   
4. 
   A.S.Xasanov, Q.S.Sanaqulovich, A.A.Yusupxodjayev “Rangli metallar metallurgiyasi” O’quv qo’llanma. Toshkent: O’zbekiston Respublikasi “Fanlar akademiyasi” “Fan” nashriyoti. 2010.