Elektroliz 13 Elektroliz qonunlari. 13 Elektrolizning qo‘llanilishi

E
WwW.Kutubxona.TK
lektroliz

REJA.

13.1. Elektroliz

13.2. Elektroliz qonunlari.

13.3. Elektrolizning qo‘llanilishi.

13.1. Elektroliz
Elektroliz - bu elektr ta’sirida elektrolit eritmalarda yoki suyuqlanmalarda boradigan oksidlanish-qaytarilish jarayonidir.

Elektrolizni amalga oshirish uchun o‘zgarmas tok manbaidan foydalinadi. Elektrodlar ikki xil bo‘ladi:

1. 
   Erimaydigan – ularga garafit, platina, oltin kiradi (Erimaydigan elektrodlar kimyoviy jarayonda ishtirok etmaydi, ular faqat elektron o‘tkazgich vazifasini o‘taydi.);
   
2. 
   eriydigan elektrodlar jumlasiga yuqorida ko‘rsatilgan metallardan boshqa hamma metall elektrodlar kiradi. Bu elektrodlar elektrolizda anod sifatida kullanilganda eritmaga uz ionlarini berib, erib ketadi.
   

Eruvchan anod elektroddan foydalanib toza metall olinadi. Bunda elektroliz jarayoni tozalanayotgan metall to‘zining eritmasida olib borilishi kerak. Sanoatda tuzlarning eritmalarini elektroliz qilib mis, rux, kadmiy, nikelg‘, kobalg‘t, marganec va boshqa metallar olinadi. Bu metod yordamida bir metall boshqa metall bilan koplanadi. Bu metod galvanostegiya deyiladi.

Katod elektrodda elektrolitning musbat zaryadlangan ionlari elektron qabul qilib zaryadsizlanadi. Qaysi ion oldin zaryadsizlanishi metall kuchlanishlar qatorida vodorodga nisbatan joylanishiga, uning koncentratsiyaga va ayrim xollarda elektrod potencialiga bog‘liq bo‘ladi.

Bir xil sharoitda noaktiv metallar ionlari, ya’ni kuchlanishlar qatorida vodoroddan keyin (ungda) joylashgan metall oson zaryadsizlanadi, ba’zan chapdagi metall ionlari oson zaryadsizlanadi.suvdagi eritmalarda kuchlanishlar qatoridagi alyuminiygacha bo‘lgan aktiv metallar ionga qaytarilmaydi. Anodda elektrolit anionlariadn faqat kislorodsiz kislota koldiklari :Cl^-, Br^-, J^-, F^-, S^2-, Cn^- va xokazolar zaryadsizlanadi. Kislorodli kislota koldiklari (N0^-₃, S0^2-₄, P0³₄, C0^2-₃, CH₃C00^- va xokazo) urniga suvning 0H^- ionlarizaryadsizlanadi. Masalan, osh tuzi eritmasi elektroliz kilinganida katodda vodorod, anodda xlor ajralib chiqadi.

Kaliy sulfat eritmasi elektroliz kilinganda esa katodda vodorod, anodda kislorod ajralib chiqadi. Dissotsilanish sxemasi quyidagi :

K₂S0₄=2K⁺+S0^2-₄

H₂0=H⁺+OH^-

tartibda yoziladi. Elektroliz sxemasi quyidagicha bo‘ladi:

Katodda 2H⁺+2e^-H₂ qaytarilish jarayoni muhit ishqoriy

Anodda 4OH^—-4e=O₂+2H₂O oksidlanish jarayoni muhit kislotali.

Keltirilgan misollardan kurinib turibdiki, katodda ishqoriy metallar ionlari qaytarilmasdan ularning urniga suvning vodorod ionlari qaytariladi. Agar anodda kislorodli kislota koldigi bo‘lsa, anod elektrodda ham suvning uzi elektron berib oksidlanadi.

Agarda tuz kuchlanishlar qatorida alyuminiydan keyinda turgan metalldan tarkib topgan bo‘lsa, u holda katodda shu metallning ioni va juda oz miqdorda vodorod ioni qaytariladi.

13.2. Elektroliz qonunlari

Elektrolizga doir miqdoriy qonunlar ingliz olimi M. Faradey tomonidan kashf etilgan.

Faradeyning birinchi qonuni. Elektroliz jarayonida elektrodlarda ajralib chiqadigan modda miqdori elektrolitdan utgan elektr miqdoriga to‘g‘ri proporcionaldir:

m=k*Q

bu yerda; m-modda miqdori, k–proporcionallik koeffitsienti (uni moddaning elektrokimyoviy ekvivalenti ham deyiladi va u elektrolitdan bir sekundda bir amper tok kuchi yoki bir kulon elektr utganda ajralib chiqqan modda miqdorini ko‘rsatadi). Q-elektrolitdan utgan elektr miqdori (kulon xisobida).

Faradeyning ikkinchi qonuni. Turli kimyoviy birikmalardan bir xil miqdorda elektr toki utganida elektrodlarda ekvivalent miqdorda modda ajralib chiqadi yoki bir ekvivalent istalgan modda ajralib chikishi uchun elektrolitdan 96 500 kulon elektr toki o‘tkazish kerak:

1

K= -------- * E

96 500

1, 11 qonunlarning matematik ifodasi quyidagicha yoziladi.

EQ

m= --------------

96500

bu yerda:m-qaytarilgan yoki oksidlangan modda miqdori,E-moddaning ekvivalenti, Q-elektr miqdori urniga Jt kuyilsa :

E I t

m= --------------

96500

kelib chiqadi. Bu yerda: I-tok kuchi, t-tok o‘tish vaqti (sekundda).

Faradey qonunlarini bilgan holda quyidagilarni xisoblash mumkin:

a) elektr miqdori ajratib chikaradigan modda miqdorini;

b) ajralib chiqqan modda miqdoriga va tokni elektrolitdan o‘tish vaqtiga karab tok kuchini.

13.3. Elektrolizning qo‘llanilishi

1. Elektrolizdan foydalanib, ishqoriy va ishqoriy er metallari hamda ayrim aktiv metallar ularning birikmalaridan ajratib olinadi. Misol,

2NaCl_(suyuq)  2Na(katod) + Cl₂(anod)

2. Elektrolizdan foydalanib, gazlar, ayrim kislotalar va boshqa moddalarni ajratib olish mumkin. Masalan,

2H₂0== 2H₂(katod) + 0₂ (anod)

3. Metallarni ustki qismini boshqa metallar bilan qoplashda elektrolizdan foydalaniladi.

4. Elektroliz sanoatda nihoyatda katta ahmiyatga ega. Usiz hozirgi kimyo sanoatining juda ko‘p sohalarini tasavvur qilib bo‘lmaydi.

Muammoli savol: Hozirda qaysi moddalar elektroliz usuli yordamida olinmoqda?

Savol va topshiriqlar

1. 
   Metall va eritma chegarasida potenciallar ayirmasi hosil bo‘lish jarayonining tushuntirib bering?
   
2. 
   Normal vodorod potencial nima?
   
3. 
   Faradey qonunlari. Elektroliz.
   
4. 
   Metallarning standart elektrod potenciali deb nimaga aytiladi?
   
5. 
   Elektrolizda anod va katodda qanday jarayonlar sodir bo‘ladi?
   
6. 
   Faradey qonunini tariflab bering?
   
7. 
   Faradey qonunining matematik ifodasidan foydalanilaganda qachon F=96500 qo‘yiladi va qachon 26,8 qo‘yiladi?
   
8. 
   1 soat davomida osh tuzi eritmasidan 5 A tok o‘tkazilganda qancha miqdorda Na0H olish mumkin?
   
9. 
   Inert anodlarga qaysi moddalar misol bo‘ladi?
   
10. 
    Galvanastegiya nima?