|
§. Elektrokimyoviy ishlab chiqarish
Elektrokimyo, elektr energiyasi qabul qilish yoki chiqarish bilan boradigan kimyoviy reaksiyalarni o‘rganadigan kimyoning bir bo‘limidir. Bunday jarayonlar elektrokimyoviy jarayonlar deyiladi.
Elektrokimyoviy reaksiyalarda kimyoviy energiya elektr ener- giyasiga va aksincha elektr energiyasi kimyoviy energiyaga aylanadi (Elektr va kimyoviy hodisalarning bir-biriga bog‘liqligi haqidagi tasawurlar XVIII asr oxirlari va XIX asr boshlarida paydo bo‘ldi. Elektr haqidagi ta’limotning asoschilari Italiya fizigi Violta (17931801 y.), Shved olimlari Berselius (1802 y.), Arrennius (1887 y.), Angliya olimlari Devi (1807 y.), Faradey (1833 y.) va boshqalar hisoblanadi).
Elektrokimyoviy ishlab chiqarish jarayoni elektrokimyoviy reaksiyalarga asoslangan suvli eritmalar va suyuqlanmalar elektroliz qilinganda elektr energiyasi kimyoviy energiyaga aylanadi, Eritma va suyuqlanmalarning elektrolizi sanoatning ko‘pgina tarmoqlarida, texnika va turmushda keng qo'llaniladi. Suvli eritmalarni elektroliz qilish yo‘li bilan ko'pgina anorganik mahsulotlar: xlor, brom, yod, vodorod, kislorod, natriy va kaliy gidroksidlari, gipoxloritlar, xloratlar, permanganat, persulfit, vodorod peroksid va boshqalar olinadi.
Elektrokimyoviy jarayonlar ba’zi organik moddalami ishlab chiqarishda ham qo'llanildi. Masalan, spirtlardan, anodli oksidlash yo‘li bilan aldegid va ketonlar olinadi, funksional guruhlarning elektrokimyoviy qaytarish yo‘li bilan nitrobenzoldan benzidin olinadi. Suvli eritmalarni elektroliz qilib ko‘pgina rangli metallar: mis, vismut, surma, qalay, qo‘rg‘oshin, nikel, kobalt, kadmiy, rux olinadi va tozalanadi. Suyuqlanmalarni elektroliz qilib, ko'pgina yengil, oson suyuqlanadigan va nodir metallar qotishmalari olinadi, metallar tozalanadi. Aluminiy, natriy, kaliy, litiy, magniy kabi metallar faqatgina elektrokimyoviy usulda olinadi.
Avtomobil sanoatida, mashinasozlik va boshqa qator sohalarda metallar sirtini elektrokimyoviy qoplash (galvanoplastika) usulidan keng foydaniladi. Galvonoplastika orqali buyumlaming aniq metall nusxalari olinadi. Bosmaxonalarda klishelar, matritsa, bosma radiotexnik sxemalar tayyorlanadi. PoMatni elektrokimyoviy silliqlash, aluminiy va magniyni oxorlash ishlari ham elektroliz yordamida bajariladi. Nikellash, xromlash, oltin, kumush bilan sirtini qoplash kabi bir qator muhim ishlar amalga oshiriladi. Bular metallarning korroziyaga chidamliligini oshiradi, qattiqligi va emirilishga chidamligini oshiradi ko‘rinishini chiroyli qiladi.
Turli akkumulyatorlar ishlab chiqarish ham kimyoviy energiyani elektr energiyasiga aylantirishga asoslangan. Elektrokimyoning tez suratlarga o‘sib, taraqqiy etib borishi va undan sanoatning turli tarmoqlarida foydalanishning kengayib borishi boshqa usuldan masalan, sof kimyoviy usuldan ancha afzalligi bilan izohlanadi. Elektrolizni qo‘llash ishlab chiqarish jarayonlarida turli apparat va jihozlar sonini qisqartirish imkonini beradi.
Bunda bosqichlar sonini ancha qisqartirish, arzon xomashyodan to‘liq foydalanish, juda toza, sifatli mahsulot olish imkoniyati tug'iladi. Elektrokimyoviy usulning asosiy kamchiligi, tokni ko‘p sarflashidir. Shuning uchun ham bunda elektr energiyasini tejashga e’tibor qaratilmog‘i lozim.
§. Suvli eritmalar va suyuqlanmalar elektrolizining nazariy asoslari
Elektroliz deb, elektrolit eritmasidan yoki suyuqlanmasidan o'zgarmas elektr toki o‘tganda sodir bo'ladigan oksidlanish — qaytarilish reaksiyasiga aytiladi. Bunda elektrolitlar parchalanib, elektrodlarda mahsulotga aylanadi. Elektrodlarda elektr tokining paydo bo'lishi bilan (tok manbaiga ulangach) elektrolitlar parchalanib, kation va anionlar hosil qiladi.
Kationlar katodga (elektronlar manbaiga) tomon, anionlar esa anodga tomon harakat qiladi. Kationlar katodga borgach, elektron olib, anionlar esa anodga kelgach, elektron berib zaryadsizlanadilar. Natijada elektrodlarda gazsimon, suyuq yoki qattik neytral moddalar hosil bo'ladi. Bunda elektrolitning boshqa molekulalari dissotsiyalanadi. Natijada, ionlaming zaryadsizlanishidan buzilgan muvozanat qayta tiklanadi. Agar anod elektrolitda eriydigan metalldan yasalgan bo‘lsa, u holda anodning erib eritmaga o‘tishi hisobiga muvozanat tiklanadi (metall ionlari — kationlar hosil bo‘lishi hisobiga).
Elektrolitlarda odatda turli xil ionlar bo'ladi. Ulardan qaysi birining elektrod potensiali kichik bo‘lsa, o‘sha ion birinchi bo‘lib zaryadsizlanadi. Ionlaming ketma-ket navbat bilan zaryadsizlanishi fizik-kimyoviy qonunlari bilan aniqlanadi.
Amaliyotda elektroliz mahsulotlarining elektrodlarda ajralish tartibi, nafaqat normal elektrod potensiallarining qiymati bilan balki, elektrolizni o‘tkazish sharoitlariga: elektrodlarning qanday mate- rialdan qilinganligiga, elektrolit konsentratsiyasiga, aralashtirish- ning jadalligiga, haroratiga va boshqalarda bog‘liq bo‘ladi. Texnologik sharoitni tanlash bilan, elektrolizda ionlarning zaryadsizlanish tarkibini o‘zgartirish mumkin. Masalan, ba’zi elektrodlarda ionlar zaryadsizlanishining o‘ta kuchlanish hodisasidan foydalanish orqali.
Yengil metallar (litiy, kaliy, natriy, magniy, aluminiy) va ba’zi og‘ir metallami (xrom, tantal, qo‘rg‘oshin) birikmalarini suvdagi eritmalarini elektroliz qilish yo‘li bilan metall olib bo'lmaydi, chunki ular vodorodga nisbatan elektiromanfiyroqdir, shuning uchun ham elektrodlarda metall emas balki, faqat vodorod ajralib chiqadi. Bunday metallarni faqat ular birikmalarini (tuzlari, oksidlari yoki gidroksidlarini) suyuqlanmalarini elektroliz qilish yo‘li bilan olish mumkin (chunki suyuqlanmada vodorod ioni bo‘lmaydi). Suyuqlanmalar elektrolizi ham eritma elektrolizi qonunlariga asoslanadi, ammo, ayrim o‘ziga xos tomonlari bilan farq ham qiladi (masalan, bunda harorat yuqori bo‘ladi 1400°C gacha, erituvchi ionlari bo‘lmaydi).
Elektroliz nazariyasi Faradey qonuniga asoslangan (1833 yil) elektroliz vaqtida elektrodlarda ajralib chiqqan moddaning miqdori, eritmadan o‘tgan elektr miqdoriga to‘g‘ri proporsionaldir (birinchi qonuni). Bir nechta elektrolit eritmasi orqali teng miqdorlorda elektr o‘tkazilganda elektrodlar ajralib chiqadigan moddalaming og‘irlik miqdorlari, ayni moddalaming kimyoviy ekvivalentiga proporsional bo‘ladi (ikkinchi qonuni).
Faradeyning ikkinchi qonuniga ko‘ra har qanday moddaning bir ekvivalentini ajratib chiqarish uchun teng miqdor elektr talab qilinadi va bu elektr miqdori Faradey soni deyilib, u 96500 kl/ molga teng.
Elektrolizning asosiy texnologik ko'rsatkichi va elektr energiyasidan ratsional foydalanish kriteriyasi bu: tok bo'yicha unum, energiyadan foydalanish darajasi, energiya bo'yicha sarfiyot koeffitsienti, elektrolizga berilgan kuchlanish va boshqlardir.
Do'stlaringiz bilan baham: |
