王君正到九台区调研时要求 发挥优势 争当县...

Электролизд? зерттеуге арнал?ан электролитикалы? ?яшы?ты? с?лбалы? кеск?н?

百度 还有一招，就是购物时千万别饿着肚子。

Электролиз (электро... ж?не грек. lys?s – еру, ыдырау) – ер?ген немесе бал?ы?ан электролитке батырыл?ан электродтарда электр тогы ?сер?нен ж?рет?н химиялы? реакция. Электролиттер ар?ылы ?ткен электр тогы химиялы? энергия?а айналады. Электролиз электролитпен толтырыл?ан ыдыс?а ек? электрод орналастырып, оларды т?ра?ты ток к?з?н?? полюстер?не жал?астыру н?тижес?нде ?тед?. Электролиз аппараттарын электролизерлер, электролитт?к ванналар деп атайды. Электролизерлер корпусы болат, керамика, пластмасса, шыныдан жасалады. Коррозия мен жо?ары температурадан са?тау ?ш?н корпусты? ?шк? бет? гуммирланады, пластмасса, от?а т?з?мд? к?рп?ш немесе коррозия?а бер?к материалмен ?апталады. Катодтар дайындау ?ш?н болат, т?ст? металдар (сынап, ?ор?асын, платина, т.б.), металдар ?орытпасы, к?м?р немесе графит ?олданылады. Анодтар ерит?н ж?не ер?мейт?н болады. Ерит?н анодтар жо?арыда атал?ан т?ст? металдан, к?м?ртект? болаттан, кейб?р ?орытпалардан, ер?мейт?н анодтар платина, графит немесе к?м?р, никель ж?не ?ор?асын, марганец ?ос тоты?ы, магнетиттен жасалады. Ер?мейт?н анод электролиз кез?нде б?л?нбейд?. Электр ?р?с?н?? ?сер?нен электролиттердег? зарядтал?ан б?лшектерд?? – иондарды? ретс?з ?оз?алысы белг?л? б?р ба?ыт?а келед?: катиондар катодта, аниондар анодта зарядсызданады, я?ни катиондар катодтан жет?спейт?н электрондарын ?осып алып тоты?сызданады, аниондар анод?а арты? электрондарын бер?п тоты?ады. Бал?ы?ан натрий хлорид?н NaCl электролиздегенде электролитте катион Na+ ж?не анион Cl болатынды?тан, Na+ катодтан жетпейт?н электронын ?осып алып, я?ни тоты?сызданып, натрий металл к?й?нде б?л?нед?. Cl иондары анод?а арты? электрондарын бер?п, я?ни тоты?ып газ т?р?нде Cl2 б?л?нед?. Б?л мысалда анод хлор ?сер?нен б?л?нбейт?н т?з?мд? материалдардан (платина, графит) дайындалады. Натрий хлорид?н?? (NaCl) суда?ы ер?т?нд?с?н электролиздегенде катодта б?л?нген металл сумен ?рекеттес?п сутек ж?не с?лт? 2Na+2H2O=H2+2NaOH, анодта б?л?нет?н хлор сумен ?рекеттес?п т?з ?ыш?ылы мен хлорлылау ?ыш?ылын Cl2+H2O=HCl+HClO т?зед?. Су ер?т?нд?с?нде электролитт?? диссоциалануынан т?з??н иондардан бас?а, суды? диссоциациялануынан сутек катионы мен гидроксил анионы болады, сонды?тан катодта зарядсыздана алатын металл иондары ж?не сутек катиондары болады. ?андай ионны? зарядсыздануы - оларды? активт?к ?атарда?ы орнына, иондар концентрациясы мен электрод материалына байланысты. О?ай зарядсызданатын металдар активт?к ?атарды? со?ында, ?иын зарядсызданатын металдар активт?к ?атарды? бас жа?ында орналас?ан. Электролиз процес? н?тижес?нде б?л?нет?н затты? м?лшер? сол затты? таби?аты мен электролиттен ?ткен ток м?лшер?не байланысты (Фарадей за?дарын ?ара?ыз). Электролиз процес? - лабороторияда, ?ылыми-зерттеу ж?мыстарында, ?нд?р?сте ке??нен ?олданылады. ?нд?р?стерде электролиз ар?ылы к?птеген металдар, с?лт?лер, хлор, сутек, оттек, ауыр су, к?птеген органикалы? заттар, та?ы бас?алары алынады. Электролиз техникада бедерл? заттарды? к?ш?рмес?н металл бет?не т?с?ру, металл жалату, металдарды электролитт?к тазалау, та?ы бас?алары ?олданылады. Тез ж?не ?те жо?ары д?лд?кпен аны?тайтын аналитикалы? ?д?стер де электролиз процес?не нег?зделген.

Ашылу тарихы

Электрохимия ?ылым рет?нде ХVIII ж?не XIX ?асырларда шет елдерде ?алыптасты. Тек сол кезде шеш?м? электрохимия теориясын жа?а д?режеге к?терген болатын проблемалар туындады. 1799ж. итальян физиг? А.Вольтт?? ?вольтт?к ба?анасыны?? - адамзат тарихында?ы б?р?нш? то? к?з?н?? пайда болуы ж?не итальян физиологы Л.Гальванид?? т?ж?рибелер? электрохимияны? ?ылым рет?нде дамуына бастап?ы т?ртк? болды. Электрохимия жа?а дамып жат?ан ?ылым. Тек ек? ?асыр б?рын электр тогыны? т?здарды? сулы ер?т?нд?лер? ар?ылы ?ткен кезде жа?а заттар пайда болатын химиялы? алмасулар ж?рет?н? аны?талды. Тек ?ткен ?асырды? басында ?ана заттарды? ер?т?нд?лер? мен бал?ымаларында болатын электрохимиялы? процестерд? зерттеуд?? ?ылымды? ба?ыты- электрохимия пайда болды. Электролизд?? ?нд?р?ст?к ?олданылуы Х?Х ?асырды? 70 жылдарында т?ра?та электр токты ?уатты генераторларды? пайда болуынан кей?н ?ана м?мк?н болды.

электролитт?к процестер?:

1. металдарды? бал?ымаларыны? алынуы.
2. гальваникалы? ?абаттарды? алынуы
3. бейорганикалы? заттарды? алынуы (хлор, сутег?, оттег?, с?лт?лер ж?не т.б.)
4. органикалы? заттарды? алынуы
5. металдарды? тазартылуы (?ола, к?м?с)
6. металдарды? алынуы (магнии, цинк, литий, натрий, калий, алюминий,

т.б.)

1. металдар беттер?н?? ??делу?.
2. электорофорез к?мег?мен пленкаларды? жабылуы.
3. электродиализ ж?не суды? т?зсыздандыруы.

Электролизд?? ма?сатты ?олданылуы: оны? к?мег?мен таза элементт?? массалы? ?лес? ж?з процентке ?мтылатын металдарды алу?а болады. Ал натрий, никель, таза сутег? ж?не бас?алар тек осы метод ар?ылы алынады. Сондай-а? медь мен алюминийд? к?п жа?дайда осы ?д?с ар?ылы алады. Электролиз зергерл?к б?йымдар?а алтын немесе к?м?с пленкасымен жабу ?ш?н ?олданылады. Осындай ?д?спен б?л металдарды коррозиядан ?ор?айды. Б?г?нг? та?да электрохимиялы? процестерд?? зерттелу?, олар?а ?сер етет?н факторларды аны?тау, электролиз процесс?н?? ?нд?р?ст?к шараларда ?олдануды? жа?а т?рлер?н?? аны?талуы ж?рг?з?л?п ж?р. К?птеген факторлар ?л? де т?с?н?к?з. Е? басты тапсырма болып, электролиз ?д?с?н одан ?р? дамыту, ?н?мд?л?к пайдалы,ал электроэнергия шы?ындары минимальды болуы. Сонымен ?атар электролиз ?н?м?н?? саны мен сапасына ?сер етет?н т?рл? факторларды ескеру ?ажет(электродтарды? материалы, ток ты?ызды?ы, ток к?ш?, электролит температурасы, т.б.).

Электролиз теориясы

Электролиз т?ра?ты токты? ж?рг?зу энергиясы ж?не электродтарда?ы химиялы? айналымдардан б?л?нет?н энергия ар?асында ж?ред?. Сонды?тан, электролиз тек электр тогы ж?рет?н орталарда ?те алады. Электр тогыны? ?тк?зг?штер?не назар аударайы?. Электролит деп, ер?т?нд?с? ар?ылы ?тет?н токты? н?тижес?нде ж?рет?н химиялы? процест? айтамыз. Электр тогыны? ?тк?зг?штер?не мыналар жатады: т?здарды?, ?ыш?ылдарды?, нег?здерд?? сулы ер?т?нд?лер?. Электр тогын ?тк?зет?н заттар мен ер?т?нд?лер электролит деген ат?а ие болды. Сонымен ?ыш?ылдар, нег?здер ж?не т?здар электролит болып табылады. Токты? нашар ?тк?зг?штер? болып дистильденген су, ?антты?, спиртт??, глицеринн?? сулы ер?т?нд?лер?, сонымен ?атар, ?алыпты осмотикалы? ?ысымды ер?т?нд?лер, соны? ?ш?нде, ?ыш?ылдар, т?здар мен нег?здерд?? бас?а с?йы?тарда?ы ер?т?нд?лер? жатады. ??р?а? т?здар ж?не сусыз ?ыш?ылдар мен нег?здер (?атты т?рде) ток ?тк?збейд?.

Электролиз кез?ндег? энергия ма?сатты ?н?мдерд?? ?алыптасуы процесс ж?йес?н?? гиббст?к энергиясын арттру?а ж?мсалады ж?не электролизер ж?не электр ж?йен?? бас?а аудандарында?ы кедерг? н?тижес?нде болатын б?рт?ндеп жылу рет?нде ыдырайды. Электролиз н?тижес?нде катодта жа?а ?н?мдерд?? пайда болуымен электролит молекулалары мен иондарыны? тоты?уы ж?ред?. Катиондар электрондарды ?абылдап, тоты?сыздануды? т?мен д?режел? иондар?а немесе атомдар?а айналады. Электролиз н?тижес?нде анодта анод материалына жататын немесе электролитте болатын иондар немесе молекулаларды? тоты?сыздануы ж?ред? (анод ыдырайды немесе тоты?сызданады). Сол ?д?спен, электролиздерд?? бастап?ы ?н?мдер? ?ыш?ылдар, нег?здер ж?не т?здарды? алмасу реакциясы кез?ндег? б?лшектер? болып табылады, олар ?згермейд?, б?р заттан ек?нш?с?не ауысады. Электродтан б?л?нет?н ?н?мдерд? зерттей отырып, ?ыш?ылдар, нег?здер ж?не т?здарды? электролиз? кез?нде катодта ?р?ашан металл мен сутег?, ал анодта ?ыш?ыл ?алды?тары мен кей?н ?згер?стерге ?шырайтын гидроксильд? топтар б?л?нет?н? аны?талды.

Электролиз кез?ндег? процестер

Б?р?нш? жа?ты ?тк?зг?штер белг?л?, оларда электр электрондар ар?ылы тасымалданады, ал ек?нш? жа?ты ?тк?зг?штерде электр иондар ар?ылы тасымалданады.

• Электрондар иондармен б?р?нш? жа?ты ?тк?зг?штер ек?нш? жа?ты ?тк?зг?штермен шектесет?н электр т?збег? бар жерлерде ?зара ?серлесед?. Сол ар?ылы электрохимиялы? процестер ж?ред?.
• Б?л ж?йе энергияны? химиялы? к?з? деп аталады, егер б?л процесстер ?з?мен ж?ред? .
• Егер оларды? ж?ру? электр энергиясыны? ?осылуымен шартталатын болса, онда электролиз ж?ред?.
• Электролиз кез?нде электродтарда ж?рет?н электрохимиялы? процестер е? алдымен электрохимиялы? ж?йелерге с?йкес болатын электродты? потенциалдар ?атынасына т?уелд? болады.
• Б?рнеше м?мк?н болатын процестерден минимальды энергия шы?ыны болатыны ж?ред?.
• Б?л катодта е? к?п электродты потенциалы болатын электрохимиялы? ж?йелерд?? тоты?сыздан?ан формаларыны? тоты?тануы ж?ред?, ал анодта е? аз электродты потенциалы болатын ж?йелерд?? тоты?тан?ан формалары тоты?сызданады.

Егер MgCl2 бал?ымасы ар?ылы ток ?тк?зет?н болса?, магний катиондары тер?с ?шк? т?збек ар?ылы келет?н электрондармен ?зара ?сер етет?н электродтар?а ?арай тартылады. Mg2++2e-=Mg Ал хлор аниондары электр тогыны? ?сер?нен о? электрод?а ?арай тартыла бастайды, арты? электрондарды бере отырып ж?не тоты?сызданады.

2Cl-=2Cl+2e- Келес? процесс – хлор атомдарыны? молекулаларына ?зара байлануы ж?ред?. 2Cl=Cl2 Енд? бал?ыманы? электролиз кез?ндег? тоты?у-тоты?сыздану реакциясыны? электродта ж?рет?н процестер те?д?ктер?н ?оса ал?анда жалпы те?деу?н аламыз. Mg2++2Cl-1=Mg+Cl2 Электролит иондарынынан бас?а кез келген сулы ер?т?нд?де суды? диссоциация ?н?мдер? болатын иондар болады – Н+ ж?не OH-. Суды? молекулалары да бер?лген шартарда электрохимиялы? тоты?у-тоты?сыздану?а ?шырайды. Электролит катиондары сутег? катиондары сия?ты катодта разрядталады. Ж?не аналогия бойынша, анодта электролит аниондарыны? ж?не гидроксид иондарыны? разрядтары ж?ред?. Сулы ер?т?нд?лерд?? электролиз? кез?нде катодты процестерд? ?арастыра отырып сутег? иондарыны? тоты?у процесс?ндег? потенциал м?лшер?н ескеру ?ажет. Б?л потенциал сутег? иондарыны? концентрациясына т?уелд? болады ж?не бейтарап ер?т?нд?лер жа?дайында (рН=7) мына м?нге ие болады: φ=─0?059?7= ─0?41B. Бейтарап ер?т?нд?де катодтан металды? электролит? кез?нде ж?не ─0?41B ке ?ара?анда?ы электродты потенциалы о? болатын металл б?л?нед?. Ал электролит жа?дайында, потенциалы ─0?41Bке ?ара?анда тер?с потенциал болатын металдар тоты?танбайды, сутег?н?? б?л?ну? ж?ред?. Ал егер металл потенциалы ─0?41B к?рсетк?ш?не жа?ын болса (орта ?атарды? металдары – Zn, Cr, Fe, Ni), электролиз шарттарына ж?не ер?т?нд? концентрациясына байланысты металды? тоты?уымен ?атар сутег?н?? б?л?ну? м?мк?н; металл мен сутег?н?? б?р?атар б?л?ну? к?п кездесед?. Сутег?н?? ?ыш?ыл ер?т?нд?лер?нен электрохимиялы? б?л?ну? сутег? иондарыны? разрядталыну н?тижес?нде пайда болады. Бейтарап немесе с?л?т?л? орталар жа?дайында ол суды? электрохимиялы? тоты?уыны? н?тижес? болып келед?: 2H2O+2e-=H2+2OH- Сонымен, сулы ер?т?нд?лерд?? электролиз? кез?нде катодты процестерд?? м?нез? е? алдымен кернеу ?атарында?ы с?йкес металды? орналасуымен аны?талады. к?п жа?дайда ер?т?нд?н?? рН ,металл иондарыны? концентрациясы ж?не электролизд?? бас?а шарттары ма?ызды болады. Анодты процестерд? ?арастыр?ан кезде анодты? материалы электролиз кез?нде тоты?у м?мк?нш?л?г?н ескеру ?ажет. Осы?ан байланысты инертт?к анодпен электролиз ж?не активт? анодпен электролиз деп ажыратады. Активт? анод деп, материалы электролиз кез?нде тоты?а алатын анодты айтады. Инертт? анод материалы нег?з?нде к?б?несе к?м?р графит?н немесе платинаны ?олданады. Инертт? анодта с?лт?лерд?? сулы ер?т?нд?лер?нде, ??рамында оттег? болатын ?ыш?ылдар ж?не оны? т?здары, сонымен ?атар, фторлысутект? ?ыш?ылдар ж?не фторидтерд?? электролиз? кез?нде суды? оттег? б?лу ар?ылы электрохимиялы? тоты?сыздануы ж?ред?. Ер?т?нд?н?? рН на байланысты б?л процесс ?рт?рл? ж?ред? ж?не ?р т?рл? те?деулермен жазылуы м?мк?н. 4OH-=O2+2H2O+4e- Ал ?ыш?ыл немесе бейтарап ортада 2H2O=O2+4H++4e- ?арастырылып отыр?ан жа?дайларда суды? электрохимиялы? тоты?сыздануы энергетика жа?ынан е? пайдалы болып келед?. ??рамында оттег? болатын аниондар не тоты?а алмайды, не тоты?у процесс? ?те жо?ары потенциалдарда ?тед?. Мысалы, SO42 ионы тоты?сыздануыны? стандартты потенциалы 2SO42-=S2O82-+2e- 2,010В ке те?, су тоты?сыздануыны? стандартты потенциалын б?ршама арттырады. (1,228B).

F ионы тоты?сыздануыны? стандартты потенциалыодан ?лкен к?рсетк?шке ие (2,87B).

Сулы ер?т?нд?лерд?? оттекс?з ?ыш?ылдары ж?не оларды? т?здарыны? анодта?ы электролиз? кез?нде аниондар разрядталады. К?б?несе, HI, HBr, HCl ер?т?нд?лер? ж?не оларды? т?здарыны? электролиз? кез?нде анодта с?йкес галоген б?л?нед?. HCl ж?не оны? т?здарыны? кез?нде хлорды? б?л?ну? ж?йелерд?? орналасуын кер? т?жырымдайды 2Cl-=2Cl+2e-(φ=1?359B) ж?не 2H2O=O2+4H++4e-(φ=1?228B) стандартты электродты потенциалдар ?атарында. Б?л аномалия аса ма?ызды ек? электроды процесстерд?? б?реу?н?? кернеу?н?? тым жо?ары болып кету?не байланысты- анодты? материалы оттег? б?л?ну процесс?не тежеул? ?сер етед?. Ал активт? анод жа?дайында б?секелесет?н тот?сыздану процестерд?? саны ?шке дей?н ?сед?: суды? оттег? б?л?ну?мен электрохимиялы? тоты?сыздануы, анионны? разрядталуы (я?ни оны? тоты?сыздануы) ж?не анод металыны? электрохимиялы? тоты?сыздануы (металды? анодты? еру? деп те атайды). Б?л м?мк?н болатын процесстерден тек энергетикасы жа?ынан е? пайдалысы ?ана ж?ред?. Егер анод металы стандартты? потенциалдар ?атарында бас?а ек? электрохимиялы? ж?йелерден ертерек орналас?ан болса, металды? анодты? еру? бай?алады. Кер? жа?дайда оттег?н?? б?л?ну? немесе анионны? разрядталуы ж?ред?. Сулы ер?т?нд?лерд?? электролиз?н?? б?рнеше типт?к жа?дайларын ?арастырайы?. CuCl2 ер?т?нд?с?н?? инердт? анодпен электролиз?. ?ола керну ?атарында сутектен кей?н орналас?ан; сонды?тан катодта Cu2+ иондарыны? разрядталуы ж?не металды? ?оланы? б?л?ну? ж?ред?. Анодта хлорид-иондар разрядталады. ?ола хлорид? (??) ер?т?нд?с?н?? электролизд?к с?лбасы. CuCl2 Катод←Cu2+2Cl-→Анод Cu2++2e-=Cu2Cl-=2Cl+2e- 2Cl=Cl2

K2SO4 ер?т?нд?с?н?? инертт? анодпен электролиз?. Калий кернеу ?атарында сутег?ден б?ршама ерте орналас?анды?тан, катодта сутег?н?? б?л?ну? ж?не ОН- жиналуы болады. Анодта оттег?н?? б?л?ну? ж?не Н+ иондарыны? жиналуы ж?ред?. Сонымен ?атар катодты ке??ст?кке К+иондары жиналады, ал анодт?к?не- SO42 иондары. Сол ар?ылы ер?т?нд? барлы? жа?ынан электрбейтарапты болып ?алады. Алайда катоды ке??ст?кте с?лт? жиналады, ал анодта-?ыш?ыл. Калий сульфаты ер?т?нд?с?н?? электролиз?н?? с?лбасы: 2K2SO4 Катод←4K+2SO42-→Анод 4K+2SO42-

4H2O+4e-=4OH-+4H2H2O=4H++2O+4e-

KOH4H=2H22O=O2H2SO4 NiSO4 ер?т?нд?с?н?? никельд? анодпен электролиз?. Никельд?? стандартты потенциалы (-0,250B) -0,41Bден к?шкене арты?; сонды?тан NiSO4 бейтарап ер?т?нд?с?н?? электролиз? кез?нде катодта нег?з?нен Ni2+ иондарыны? разрядтары ж?не металды? б?л?ну? ж?ред?. Анодта кер? ба?ытта процесс ж?ред? – металды? тоты?сыздпнуы, никельд?? потенциалы суды? тоты?сыздану потенциалынан ?лде?айда аз. Сол ар?ылы, бер?лген жа?дайда электролиз анод металыны? еру? мен оны? катода б?л?ну?не ?кел?п со?ады. Никель сульфаты ер?т?нд?с?н?? электролиз с?лбасы: NiSO4 Катод→Ni2+SO42←Анод SO42- Ni2++2e-=Ni Ni=Ni2++2e- Б?л процесс никельд?? электрохимиялы? тазартылуы кез?нде ?олданылады.

Фарадей за?дары

Фарадейд?? б?р?нш? за?ы ?Электр тогыны? электролит ер?т?нд?с? ар?ылы ?ькендег? электродта б?л?нет?н зат массасы электр к?лем?не тура пропорционалды болады?.

?m=kэQ

М?нда?ы ?m-реакция?а т?скен затты? м?лшер?; Q- электр м?лшер?; kэ- электр м?лшер?н?? б?рл?г?не ?анша зат ?сер еткен?н к?рсетет?н пропорционалды? коэффициент. k м?лшер? электрохимиялы? эквивалент деп аталады.

k=M/(Naz|e|) 

м?нда?ы z ион валентт?л?г?; М электродта б?л?нген затты? молярлы? массасы; Na Авогадро т?ра?тысы, |e|=1,6?10-19 Кл. Фарадейд?? ек?нш? за?ы Фарадейд?? ек?нш? за?ы бойынша, ?ткен электрд?? бер?лген м?лшер?нде реакция?а т?скен заттарды? массаларыны? ?атынасы оларды? химиялы? эквиваленттер?н?? ?атынасына те?:

?m1\A1=?m2\A22=?m3\A3=const

Элементт?? химиялы? эквивалент? сутег?н?? б?р атомды? массасын немесе оттег?н?? жарты атомды? массасын ?осатын немесе алмастыратын химиялы? ?осылыстарда 1\12 атом массасыны? C12болатын элемент б?лшег? массасы ?атынасына те?. ?химиялы? эквивалент? т?с?н?г? ?осылыстар?а ?олданылады. Солай, ?ыш?ылды? химиялы? эквивалент? сан бойынша оны? молярлы? массасыны? нег?з?не б?л?ну?н айтамыз (сутег? иондарыны? саны), нег?зд?? химиялы? эквивалент?-оны? молярлы? массасыны? ?ыш?ылды?ына б?л?ну?н (бейорганикалы? нег?здерде- гидроксильд? топтарды? санына), т?зды? химиялы? эквивалент?- оны? молярлы? массасыны? катиондар немесе аниондар зарядтарыны? ?осындысына ?атынасы болып табылады.

Электролиз процесс?не ?сер етет?н факторлар

Электролиз эффект?л?г?н келес? факторлар ?атарымен ба?а беред?: ток к?ш?, кернеу, ток ты?ызды?ы, ток к?з?н?? П?К?, ток шы?ыны, зат бойынша шы?ыны, электрэнергияны? П?К?, алын?ан ?н?мн?? б?рл?г?не кет?р?лген электр энергиясыны? шы?ыны. Электролизердег? ток к?ш? мен кернеул?к оны? ?н?мд?л?г?н сипаттайды. Электролизер ар?ылы ?тет?н ток к?ш? не??рлым к?п болса, бер?лген электролизерд?? эксплуотациясы кез?нде соншалы?ты к?п ?н?м алу?а болады. Жа?ында ?уатты электролизерлерд?? жасалу тенденциялары бай?алуда. Олар онда?ан ж?не ж?здеген мы? Амперге санал?ан (хлор, алюминий ж?не т.б. ?н?мдер?) электролизердег? кернеу б?рнеше ??рамдастардан т?рады:

U=ea-ek+?ea+?ek+eэл.-eдиафр.+еконт. 

М?нда?ы U- жарлы?та?ы жалпы кернеу; ea ж?не ek – анодты ж?не катодты реакцияларды? тепе те?д?к потенциалдары; eэл. ж?не eдиафр – электролит ж?не диаграммада?ы кернеуд?? кему?; еконт.- байланыста?ы кернеуд?? кему?. ea-ek ?осындысы ыдыруды? кернеу? деп аталады. Б?л ?лшем электролизге кеткен заттарды? ?шк? энергиясыны? ?згеру?не ?шырайтын электроэнергияны? м?лшер?н к?рсетед?. Электролиз кез?нде поляризация ж?не осмикалы? кернеу балансыны? к?й? м?лшер?нен жарлы?та?ы кернеулер кемуге тырысады. Ыдырау кернеу? ?сер етуш? затты? таби?атына шарттал?ан, сонды?тан ?згере алмайды. ?ек мен ?еа м?ндер? араластыру, электролит температурасын арттыру , электрод бет?н?? к?й?н ?згерту? ж?не б?р?атар факторларды? ?сер?нен электродта ?тет?н электрохимиялы? реакцияны? т?р?не байланысты ?згере алады. R=ρl\s те?деу? ар?ылы бер?лген электролиттег? кернеуд?? кему?н (м?нда?ы ρ- электролитт?? шект? тежеу?; Ом?см, l-электродтарды? арасында?ы ара?ашы?ты?,см (диаграмманы есептемегенде); S- электр тогы ?тет?н электролитт?? к?лдене? ?имасыны? ауданы, см2, ол электродтарды? жылжытылуы, ер?т?нд?ге электр тер?ст?г? мол ?осылыстарды ?осу, температураны? арттыру ар?ылы к?ш?рейт?лу? м?мк?н. Егер электролиз газ б?л?нумен ?атар ж?рсе, жо?арыда к?рсет?лген те?деу ?р?ашан кернеуд?? электролитте кему?не с?йкес болмайды. Оны? мазм?ны электродта?ы газ к?п?рш?ктер? электролитт?? активт? ?имасын S азайтады ж?не токты? б?р?нш? электродтан ек?нш?с?не дей?нг? жолды ?зартады. Б?л ??былыс газдытолтырылу деп аталады, оны бер?лген моменттег? к?п?рш?кт?? алып жат?ан к?лем?н?? жалпы электролитт?к жарлы?ты? к?лем?не ?атынасын айту?а болады. Газдытолтырылуды? электролитт?? электр?тк?зг?шт?г?не ?сер?н келес? те?д?к ар?ылы аны?тау:

ρ\ρο=1-1.78φ+φ2

м?нда?ы ρ ж?не ρο электролитт?? жалпы ж?не газдытолтырыл?ан электролитт?? шект? кедерг?с?; φ- газдытолтырылу. φ – д?? м?лшер? температураны? арттыруымен, сонымен ?атар жарлы?тан газдарды ерк?н жоятынын ?амтамасыз етет?н арнайы электродтарды? ??рыл?ысы ар?ылы азайту?а болады. Диафрагмада?ы кернеуд?? кему? диафрагманы? электролиздег? р?л? жайлы с?ра?ты шешу кез?нде аны?талды. Байланыстарда?ы кернеулерд?? т?мендеу? жайлы айтатын болса?, б?л м?лшер байланыстарды? дамы?анды?ынан, ?серлесуш? беттерд?? тазалы?ынан т?уелд?. Электродты? байланыстарды? к?птеген шеш?мдер? бар. Кернеуд?? пайдалану ?сер коэффициент? депыдырау кернеу?н?? жалпы кернеуге ?атынасы:

hкерн= (ea-ek)\U

ток ты?ызды?ы деп, электролит ар?ылы ?тет?н токты? электрод бет?н?? м?лшер?не ?атынасын айтамыз; А\см2 (дм2, м2). ?нд?р?сте токтарды? ?рт?рл? ты?ызды?тарымен ж?мыс ?стейд?- б?рнеше ж?з А\см2 тан (гальваностегия, гидроэлектрометаллургия, Хлор ?нд?р?снде) б?рнеше мы?да?ан А\см2 ке дей?н. Ток ты?ызды?ыны? м?лшер? электродты бетт?? б?рл?г?нен, я?ни электролизер ?н?мд?л?г?нен алынатын ?н?м м?лшер?н сипаттайды. Сонды?тан, ток ты?ызды?ыны? арттырылуы электролиз ?н?м?н?? еш?андай шы?ынын келт?рмейт?н болса, ток ты?ызды?ыны? максимальды м?мк?нд?ктер?мен ж?рг?з?лет?н процестерге ?мтылады. Алайда, ток ты?ызды?ыны? ?алыпты м?н?н та?да?ан кезде, кейб?р жа?дайларда электролизге кеткен электрэнергиясыны? шы?ыныны? артуы н?тижес?нде кернеуд?? ток ты?ызды?ыны? артуы болады. Электролиз кез?нде электролит ар?ылы ж?бер?лет?н ток б?рнеше параллельд? электрохимиялы? реакциялар?а шы?ындала алады. Мысалы, сулы ер?т?нд?лерд?? электролиз? кез?нде электрохимия тоты?у тоты?сыздану реакцияларына с?йкес?нше анодта ж?не катодта б?л?нет?н суды? О2 ж?не H2 ге ыдырауы ?атар ж?ред?. Криолит?арабалшы?ты? бал?ымасыны? электролиз? кез?нде ток бер?лген жа?дайларда тек алюминийд?? б?л?ну?не ?ана шы?ындалмайды, сонымен ?атар катодта металл натрийд?? жиналуына кетед?. Электролит ар?ылы ж?рг?з?лет?н ток бер?лген анодта б?р уа?ытта ?тет?н б?рнеше процестерге таралады:

I=i1+i2+i3+…in

М?нда?ы ?- электролизер ар?ылы ?тет?н ток; i1 ж?не i2 электролитт?? реакциясыны? б?р?нш? ж?не ек?нш? б?рл?г?не шы?ындал?ан ток. Электролизер ар?ылы ?тк?з?лген электр м?лшер?н?? ?олданылуыны? ти?мд?л?г?н ескеру ?ш?н ток шы?ыны деген т?с?н?г? енг?з?лед?. Ток бойынша шы?ын- кез келген электр к?лем?н алу ?ш?н телориялы? ?ажетт? электр м?лшер?н?? практикалы? шы?ындал?ан электр к?лем?не ?атынасы. ?ажет емес электрохимиялы? реакциялар?а кетет?н энергияны азайту ?ш?н электролизд? ер?т?нд?н?? ыдырауы ?иын болатын жа?дайларда ж?рг?зуге тырысады. ?йткен? ер?тк?шт?? тоты?у тоты?сыздану поляризациясы м?мк?нд?г? жо?ары болады (мысалы сутег?н?? немесе оттег?н?? кернеу?н?? тым артуы). Б?л ток ты?ызды?ыны? артуы, электролит температурасыны? ?згерту?, электролит материалыны? та?далуымен н?тиже беред?. Зат бойынша шы?ын- электрохимиялы? реакция н?тижес?нде алын?ан ?н?м м?лшер?н?? теория бойынша пайда болатын зат м?лшер?не ?атынасын айтамыз. Электроэнергия ж?мсалуыны? П?К? (энергия бойынша шы?ын)- зат м?лшер?н?? б?рл?г? алыну ?ш?н ?ажетт? электроэнергия м?лшер?н?? практика бойынша шы?ындал?ан энерги м?лшер?не ?атынасын айтамыз. Теория бойынша ?ажетт? электроэнергия м?лшер? – егер процесс кернеу бойынша 100%-т? ток к?ш?н?? шы?ынымен ж?ргендег? зат м?лшер?н?? б?рл?г? алыну ?ш?н ?ажетт? м?лшер?. Сонымен, энергия бойынша шы?ын мына формула ар?ылы аны?талады.

ηэ=Wп\N=ηток?ηкернеу

ток бойынша шы?ын ? ж?не зат бойынша, электроэнергия пайдалануды? П?К? ?керн к?б?несе процентте есептейд?. Электроэнергия шы?ынын к?б?несе ?нд?р?лген зат м?лшер?н?? б?рл?г?не те?ест?ред?, вт са?\кг немесе квт са?\т ?лшенед?. Т?ра?ты ток электрэнергиясыны? 1т электролизбен ?нд?р?лген ?н?мге кеткен шы?ымын есептеу ?ш?н келес? формуланы ?олдану:

W=1?106?U\kηток?1000

М?нда?ы W-т?ра?ты ток электроэнергиясыны? шы?ыны кВтса?\т; U- электролизердег? кернеу,В; k-электрохимиялы? эквивалент, грамм\а?r; ? ток- ток бойынша шы?ыны, б?рл?к м?лшер?; 1000-айналдыру коэффициент?, вт?са? тан квт?са? ?а. Айнымалы токты? ?нд?р?лген ?н?мг?? б?рл?гне кеткен электрэнергия шы?ымын т?ра?ты ток энергиясы шы?ымы айнымалы токты? т?ра?ты?а айналу кез?ндег? коэффициент м?лшер?не ?атынасымен аны?талады. электролит бал?ымасы немес ер?т?нд? ар?ылы электр тогыны? ?тк?з?лу? уа?ыт аралы?ында ж?не пайда болатын ж?не шы?ындалатын зат м?лшер? аралы?ында Фарадей за?дарымен аны?талатын ?ата? ?атынастар болады.

Диафрагмаларды? ?олданылуы

Анодта ж?не катодта ?тет?н электролиз ?н?мдер?н?? ?рекеттесу?н то?тату кездер?нде электролизер ?ш?не к?п?рш?кт? ?ал?а к?рг?з?лед?-диафпагма, оны минимум ек? электродты ке??ст?ктерге – анодты, катодты ет?п б?лед?. Анодты ке??ст?кке ??йылатын ер?т?нд?н? анолит, ал катодты ке??ст?кке ??йылатын ер?т?нд?н? католит деп атайды. Диафрагмалар орнатыл?ан ж?не фильтрлейт?н болып б?л?нед?. Орнатыл?ан диафрагмаларда диффузионды? кедерг?лер болу керек ж?не олар электролит иондары ?ш?н ?ана селективт? ?тк?шт? болу керек, сонымен б?рге олар электролиз ?н?мдер?н тежемеу? ?ажет. Фильтрлейт?н диафрагмаларды? диффузионды? кедерг?с? т?мен бол?анды?тан, оларды электролизд? кер? ба?ытта- электролит б?р электродты ке??ст?ктен келес?ге диафрагма ар?ылы иондар ?оз?алысы ба?ытына ?арама ?арсы к?шкен кезде ?олданылады. Диафагмалар к?лемд? к?п?рш?ктену?мен, ?тк?зг?шт?г?мен, электр кедерг?с?мен сипатталады. Диафрагманы? к?лемд? к?п?рш?ктену? к?п?рш?ктер к?лем?н?? м?лшер?н?? жалпы диафрагма к?лем?не ?атынасымен сипатталады, мына те?д?кпен аны?талады:

g= 1-dкаж\dист

м?нда?ы dкаж- диафрагманы? т?жырымды ты?ызды?ы, dист- шын ты?ызды?ы. Диафрагманы? ?т?мд?л?г? – р диафпагманы? ауданына, бет?не, ?алы?ды?ына, гидростатикалы? ?ысымына ? ж?не ?ту уа?ытына т?уелд? болады.

p= kShr\δη

м?нда?ы k- ?т?мд?л?к коэффициент?, диафрагманы? бер?лген тип?не сипатты м?лшер?. Диафрагманы? электрл?к кедерг?с? R келес? ?атынастан аны?тау:

R=ρδβ\gS 

М?нда?ы δ к?п?рш?ктерд?? б?рала?дануыны? коэффициент?, к?п?рш?кт?? ?зынды?ы диафрагма ?зынды?ынан неше есе кем екен?н к?рсетед?. Диагфрагмалар электролиз жа?дайында мы?ты химикалы? т?ра?тылы??а ж?не механикалы? бер?кт?л?кке ие болу керек. Диаграма жасалатын зат болып асбест, керамика, пластмаса болып келед?. Кейб?р жа?дайларда, мысалы, бал?ымаларды? электролиз?кез?нде металды? диафрагмалар ?олданылады. Со??ы жылдары электролиз процесс?нен тек б?р зарядты? ионы (катион немесе анион) ?ш?н енет?н ионитт? диафрагмаларды? таралуын алады. Электролиз ?н?мдер?н?? ?зара ?серлесу?не ?ана кедерг? етпей, электродтарда ?н?мдерд?? тоты?у тоты?сыздануын болдырмайды. Осындай жа?дайларда не орнатыл?ан, не ионитт? диафрагмаларды ?олданылады.

Электродты потенциалы

Егер металды су?а салатын болса?, оны? катиондары с?йы?ты??а ?те бастайды. Катион бет?нде электр зарядыны? болуына байланысты метал бет?нде ?лшем? бойынша те?, та?басы бойынша ?арама ?арсы болатын заряд арты? электрондар т?р?нде ж?ред?, я?ни металл бет? тер?с зарядтал?ан болады. Ол ?з?не металды? ер?т?нд?ге ?ткен о? зарядты иондарын б?рт?ндеп тарта бастайды, сол ар?ылы ктиондар ер?т?нд? к?лем?не ерк?н ?те алмайды. Сонды?тан, металл мен ер?т?нд? шекарасында тер?с жа?ы металл бет?, ал о? жа?ы ер?ген иондарды? жанасу ?абаты болып келет?н жазы? конденсатор т?р?зд? ж?п электрл?к ?абат т?з?лед?. Иондарды? аз м?лшер? ер?геннен кей?ннен а? ж?п ?абатты? заряды соншалы?ты ?сед?, металды? бал?уы то?талады. Егер металл су?а емес, ?з?н?? иондарыны? ер?т?нд?сне салын?ан болса, (мвсалы, Zn т? ZnSO4 ке сал?анда), онда б?л процесс б?ршама ?згеше болады. Егер ер?т?нд? концентрациясы аз болса, онда ж?п электрл?к ?абатты? т?з?лу? металды? суда?ы ер?т?нд?с?ндег?дей ?тед?. Егер ер?т?нд?де иондар концентрациясы жо?ары болса, онда алдымен металл бет?ндег? о? зарядтал?ан катиондарды? т?нба?а т?су? бай?алады. Енд? металл бет? ?з?не тер?с иондарды тарта бастайды ж?не ж?п электрл?к ?абат т?з?лед?. Катиондар металды? б?р та?балы заттарыны? ж?не оны? иондарыны? ары ?арай т?нба?а т?су? то?талатын?а дей?н катиондар т?нба?а т?сед?. Ек? тер?с та?балы зарядтал?ан денелер бол?анда оларды? арасында потенциалдар айырмасыны? болатыны белг?л?. Б?ндай потенциалдар айырмасы м?нда да, ж?п электрл? ?абатта, металл-ер?т?нд? шекарасында бай?алады. Иондарды? металдан ер?т?нд?ге ж?не ?айта ?ту? оларды? арасында потенциалдар айырмасын тудырады. Металл-ер?тнд? ж?бын электрод деп айту ?абылдан?ан. Б?л жа?дайда потенциал электродты деп аталады. Электродты потенциал неге т?уелд? болады? Оны ?лшеуге бола ма ж?не ?алай? Осы с?ра??а жауап бере отырып, электрохимиктер б?зге Нернст те?деу?н беред?:

φ=φο+RT\nF?lg[Men+]

м?нда?ы φ- электродты потенциал; [Men+]- металл иондарыны? концентрациясы, моль\л; Т- абсолют температура; n- металл иондарыны? валентт?л?г?; φο- стандартты электродты потенциал; F- Фарадей саны (F=96500 Кл). Осы те?деудег? е? ма?ызды ?лшем- стандартты электродты потенциал φο. Оны? физикалы? м?н? аны? болады, [Men+]=1 моль\л. Онда те?деуд?? ек?нш? м?шес? н?лге те? болады. Я?ни, стандартты электродты потенциал деген?м?з, со??ы 1моль\л концентрациясы ?ш?н металл мен ер?т?нд? иондарыны? шекарасында ?тет?н потенциалды айтады. Б?л электродты? е? нег?зг? сипаты болып табылады. Нернстт?? те?деу? ?рб?р электродты? электродты потенциалы ?р т?рл? ?згер?стерге ?шырай алады. Оны ер?т?нд? концентрациясына т?уелд? болатын те?деуд?? ек?нш? м?шес? растайды. Енд? мынадай с?ра? туындайды, электродты потенциалды ?алай ?лшеуге болады? Егер ек? электродты ?осатын болса? гальваникалы? элемент пайда болатыны б?зге м?л?м. Б?л элементт?? кернеу? оны? ек? ??рамдас электродыны? потенциалдар айырмасына те? болады. Егер б?зге б?р электродты? электродты потенциалы белг?л? болса, б?з ек?нш?с?н?? электродты потенциалын аны?тай аламыз. ?иыншылы?ты? барлы?ы мынада жатыр: б?р электродты потенциалды? м?н?н б?лу ?ажет. Сутект? стандартты электродты? потенциалы н?лге те? деп ?абылдан?ан. Сутект? электрод платинадан жасал?ан ж?не к?к?рт ?ыш?ылы ер?т?нд?с?не батырыл?ан (концентрация Н +--1 моль\л). Электрон бет? кед?р б?дырлы, ?р? ?лкен. Газ т?р?зд? сутег?н?? а?ымы электрод?а б?р?алыпты жабысады. Сутег? платиналы? электродты? бет?мен жанасады, б?рт?ндеп жиналады, Н2 б?р б?л?г? сутегу атомдарына ыдырайды. Платинада т?з?лген сутег? атомдары мен ер?т?нд?дег? сутегу иондары арасында тепе те?д?к орнайды. Металл-ер?т?нд? шекарасында электрохимиктер н?л деп алатын потенциалдар айырмасы пайда болады. ?рине, шынында б?л потенциал н?лге те? емес, б?ра? оны? м?н? б?зге бейм?л?м. Сонды?тан сутект?к стандартты электродты? к?мег?мен электродты потенциалды аны?тау сипаты ?атынасты болып келед?; б?з оны сутект?к стандартты потенциалды? шартты алын?ан н?л м?н? ет?п аны?таймыз.

Электролитт?к процестер?

Электролиз белг?л? электр ?р?м?н?? ?атысуымен байланысты, оны? ?сер?нен электролитте о?ан т?н процессте ж?ру? м?мк?н. Электро кинетикалы? процесстер б?р фаза бас?асымен диспергирленгенде ж?ред?; оларды? ?атарына электрофорез- с?йы? ?ш?нде ?лшенген ?атты б?лшектерд?? ?оз?алысы. Электр ?р?с?н?? ?ш?нде электроосмос ??былысы бай?алады- ?атты денеге ?атысты с?йы?ты? ?оз?алысы. Электролиз аппараты электролизер немесе электролитт?к ванна деп аталады. Электролизерд?? ?арапайым с?лбасы 1 суретте к?рсет?лген. Электролизерд?? корпусын керамика, пластмасса, шыныдан немесе болаттан жасайды. Коррозия немесе жо?ары температуралардан ?ор?алу ?ш?н электролизер корпусын кейде гумреирлейд?, пластмассамен, коррозия?а т?ра?ты металдармен ?аптайды. Белгл? жылулы? режимд? ?алыпта ?стау ?ш?н кейб?р жа?дайларда теплоизоляциямен ?амтамасыз етед?. Катодтарды дайындау ?ш?н болат, т?рл? т?ст? металдар, сынап, ?ор?асын, цинк, ?алайы, ?ола, алюминий, металдарды? бал?ымалары, к?м?р немесе графит ?олданылады. Анодтар ерит?н ж?не ер?мейт?н болады. Ерит?н анодтарды жо?ары айтылып ?ткен т?ст? металдардан, к?м?ртект? болаттан, кейб?р бас?а бал?ымалардан, ал ер?мейт?н анодтар болаттан, графит немесе к?м?рден, никельден, тотталмайтын болаттан жасайды, кейб?р жа?дайларда ж??а ?абаты ба?алы металдан жасал?ан биометалды анодтарды ?олданады, ол мысалы ?ор?асынны? ток ?тк?зг?шт?к нег?з?не бер?лген жа?дайда бер?лген электролитте инертт? болатын бас?а металл ?ст?не жабылады. Электродты? материалы к?птеген факторларды ескере отырылып та?далады- электролизд?? бастап?ы ж?не н?тижел? ?н?мн?? таби?атына, процесс ж?рг?зу жа?дайларына, т.б. байланысты. Минералды немесе органикалы? ?ыш?ылдар, т?здар ж?не оларды? ?осылыстары электролиттер бола алады. Кейб?р жа?дайларда электролит электрохимиялы? тоты?у тоты?сыздану ?н?м? рет?нде б?р?атар шы?ынды зат болып келед?, бас?а жа?дайларда, ток ?тк?зг?ш ?осымша зат болып келед?. Электролитер ?ш?н ер?тк?штер болып сулар, спирттер, пиридин, диметилформальдегид, ацетонитрил ж?не бас?а да органикалы? ?осылыстар немесе оларды? ?оспалары бола алады. Электролизд? ер?тк?шс?з де ?тк?зуге болады, электролит бал?ымаларында немесе электролит ?оспаларында.

Tехникалы? электролиз

Сулы ер?т?нд?лерд?? техникалы? электролиз? металдарды? б?л?ну?нс?з немесе оларды? катодта б?л?ну?мен ж?ре алады. Электрохимиялы? процесстерд?? арасында сулы ер?т?нд?лерд?? металл б?л?ну?нс?з ыдырауы натрий хлорид?н?? сулы ер?т?нд?с? мысалында к?рсетем?з. Хлорид натрий сулы ер?т?нд?с?н?? электролиз?. Хлорид натрий сулы ер?т?нд?с?н?? электролиз? кез?нде хлор, сутег?, каустикалы? соданы аламыз. Хлор- атмосфералы? ?ысым ж?не ?алыпты температура кез?нде сары-жасыл т?ст? нашар и?ст? газ. Атмосфералы? ?ысымда ?айнау температурасы -33,60C, ?ату температурасы -1020C. Хлор суда, органикалы? ер?тк?штерде ерид? ж?не ?те жо?ары химиялы? активт? болып келед?. Хлор е? алдымен химиялы? ?нд?р?сте ?рт?рл? органикалы? хлор?нд?руш?лерд?: пластикалы? массаларды, синтетикалы? каучукты, химиялы? талшы?тарды, ер?тк?штерд?, инсектицидтерд?,т.б. алу ?ш?н ?олданылады. ?аз?рг? кезде д?ниеж?з?л?к хлор ?нд?р?с?н?? 60%-? органикалы? синтез ?ш?н ?олданылады. Со?ан ?арамастан хлор т?зды ?ыш?ылды, хлор ?ктасын, хлораттарды ж?не т.б. ?нд?ру ?ш?н ?олданылады. Хлорды? к?птеген м?лшерлер? металлургия?а полиметалды? рудаларды ??дегенде, рудалардан алтынды б?л?п алу ?ш?н, м?най ?нд?ру саласында хлорлирлеу ?ш?н ?олданылады, солай да медицина мен санитарияда, суларды зарасыздандыру ?ш?н, пиротехникада ж?не т.б. к?птеген халы? шаруашылы? салаларында ?олданылады. Хлорды пайдалану салаларыны? ке?кйт?лу? н?тижес?нде, органикалы? синтезде ат?арыл?ан е?бектер ар?асында, д?ниеж?з?л?к хлор ?нд?р?с? жылына 20 млн тонн ??райды. Каустикалы? сода немесе улы натрий- м?лд?р емес кристалды зат, суда жа?сы ерид?, атмосфера ?ысымында бал?у температурасы 3280C болады. ?нд?р?сте ?атты улы натр ж?не оны? сулы ер?т?нд?лер? ?нд?р?лед?. Улы натр ?нд?р?ст?? к?птеген салаларында ке? ?олданылады-целлюлоз-?а?азды, химиялы? талшы?тар, м?най?нд?руш?, органикалы? синтез, лак сырлы та?ы к?птеген ?атар салаларда ?олданылады. Сутег?- газ, атмосфера ?ысымында?ы ?айнау температурасы -252,80C. Сутег?н? к?птеген ма?ызды органикалы? ж?не бейорганикалы? ?н?мдерд? синтездеу кез?нде ?олданылады: аммиак, метанол ж?не бас?а спирттер, майларды?, ?атты ж?не с?йы? отынны? гидрогенизациясы, м?най ?н?мдер?н тазарту кез?нде ?олданылады. Хлор мен с?лт?лер ?нд?р?с?н?? шик?заты рет?нде, е? алдымен ?атты т?зды? ер?т?нд?с?нен алынатын ас т?зыны? ер?т?нд?лер?, немесе таби?и т?здар бола алады. Ас т?зыны? ер?т?нд?лер? оларды? алыну жолына ?арамастан, кальций ж?не магний ?оспаларынан т?рады, электролиз цехтарында б?л т?здардан тазарту?а ?шырайды. Б?л тазарту не ?ш?н ?ажет? Электролиз процесс?нде нашар ерит?н кальций мен магний гидроксидтер? т?з?лу? м?мк?н, кей?н олар электролизд?? ?алыпты ж?р?с?н б?зады. Химикалы? тазартудан бас?а, ер?т?нд?лерфильтрацияны? механикалы? ?оспаларынан ажыратылады. Ас т?зы ер?т?нд?с?н?? электролиз? ?атты тем?р немесе болат катодпен ванналарда ж?не ванналарда с?йы? сынапты катод пен диафрагмалармен ж?рг?з?лед?. ?аз?рг? ?лкен хлорлы цехтарда?ы жабды?тар ?олданылатын ?нд?р?ст?к электролизерлер жо?ары ?н?мд?л?кт?, ?арапайым конструкциялы, компактт? болып, сен?мд? ж?мыс ?стеу керек. Натрий хлорид? ер?т?нд?с?н?? болатты катод ж?не графитт? анодпен ваннада?ы электролиз? улы натр, хлор, сутект? б?р электролизерде алу?а м?мк?нш?л?к беред?. Натрий хлорид?н?? сулы ер?т?нд?с? ар?ылы т?ра?ты токты? ?ту? кез?нде хлорды? ж?не оттег?н?? б?л?ну?н к?туге болады: 2OH—2e-→1\2I2+H2O (а) Немесе 2Cl—2e-→Cl2 OH разрядыны? ?алыпты электродты потенциалы +0,41 B ??райды, ал хлор иондарыны? разрядыны? ?алыпты ?алыпты электродты потенциалы +1,36 B ??райды. Натрий хлорид?н?? ?аны??ан бейтарап ер?т?нд?с?нде гидроксильд? иондарды? крнцентрациясы 1?10-7г- экв\л. 250C температурада гидроксильд? иондарды? тепе те?д?к потенциалы jар=0.82 B болады.хлор иондарыны? разрядталуыны? тепе те?д?к потенциалы NaCl концентрациясыны? ер?т?нд?дег? 4,6г-экв\л jар=1,32 B болады. С?йкес?нше, анодта к?шкене кернеумен е? алдымен оттег? разрядталуы керек. Алайда, графитт? анодтарда оттег?н?? кернеун?? асырылуы хлор кернеу?нен жо?ары, сонды?тан оларда нег?з?нен (а) реакциясы бойынша газ т?р?зд? хлор б?л?ну?мен ?атар Cl иондарыны? разрядталуы ж?ред?. Ер?т?нд?дег? NaCl концентрациясын арттыру н?тижес?нде хлор б?л?ну? же??лденед?, осыны? н?тижес?нде тепе те?д?к потенциалы кемид?. Б?л электролиз кез?нде концентрленген натрий хлорид?н?? ер?т?нд?с?н ?олдануды? себептер?н?? б?р? болып келед?. С?лт?л? ер?т?нд?де катодта су молекулаларыны? разрядталуы мына те?деу бойынша ж?ред?: H2O+e-→H+OH- Сутег? атомдары рекомбинациядан кей?н молекулярлы? сутег? т?р?нде т?з?лед?: 2H→H2 Натрий иондарыны? сулы ер?т?нд?де ?атты катодта разрядталуы м?мк?н емес, ?йткен? олар разрядтарыны? потенциалыны? сутег?мен салыстыр?анда?ы жо?ары болуына байланысты. Сонды?тан ер?т?нд?де ?ал?ан гидроксильд? иондары натрий иондарымен с?лт? ер?т?нд?с?н т?зед?. NaCl ыдырау процесс?н келес? реакциялар ар?ылы к?рсетуге болады. 2Cl—2e-→ Cl2 H2O + e-= 2K+IK 2H→H2 Те?деулерд? ?осса?, 2H2O+2ClCl2+H2+2OH- Немесе 2H2O+2NaCl Cl2 +H2+ 2NaOH

Нег?зг? карастырылып кеткен процесстермен ?атар электролиз кез?нде ?ажет емес процесстер де ж?ред?. Осы?ан ?арамастан, анода б?л?нет?н хлор электролитте ерид? ж?не мына реакция бойынша аны?талады. Cl2+H2O?HOCl+HCl С?лт?н?? анод?а диффузиясы жа?дайында немесе аноды ж?не катодты ?н?мдерд?? араластырылуы кез?нде хлорлы ж?не т?зды ?ыш?ылдар Натрий хлорид? мен гипохлорит т?з?лу?мен ?атар с?лт?мен нейтралданады. HOC+NaOH=NaOC+H2O HCl+ NaOH=NaCl+H2O ClO иондары анодта ClO3 ке тоты?сызданады. Сонды?тан, натрий, хлорат, хлорид, гипохлорит т?з?лед?. С?лт?л? ортада анодта оттег?н?? т?з?лу? ерк?н болады,сонымен ол электролизд?? к?рсетк?ш?н нашарлатады. ?ажет емес реакцияларды? ?ту?н азайту ?ш?н катодты ж?не анодты ?н?мдерд?? араласуына кедерг? жасайтын жа?дайлар ??ру керек. Олар?а анодты ж?не катодты ке??ст?ктерд? диафрагмалармен б?лу?, электролитт?? диафрагма ар?ылы фильтрациясы. Б?л диафрагмаларды фильтрл?к деп атайды ж?не олар асбесттен жасалады.

?нд?р?сте электролизд?? ?олданылуы

Шаруашылы?ты? барлы? салаларында ж?не ?нд?р?сте электролиз барлы? жа?ты ?олданылады. Электролизд?? т?ст? металлургияда ?олданылуы: металдарды? рафинирлеу?, рудалардан металды б?л?п алу ?ш?н. Бал?ылан?ан орталардан электролиз ар?ылы алын?ан металдар ?атарына аллюминий, магний, цирконий, титан, уран, берилий ж?не бас?а металдарды? ?атары. Сулы ер?т?нд?лерден б?л?н?п ала алмайтын металдарды жо?ары тер?с потенциал н?тижес?нде т?ст? металлургияда бал?ы?ан орталады? электролиз? н?тижес?нде алады. Б?л бал?ы?ан орталар болып ?рт?рл? ?оспаларды? ?осындысынан т?ратын т?здар болады. Олар бал?ыманы? бал?у температурасын т?мендету, электр?тк?зг?шт?кт? ма?сатында жо?арылату ?ш?н ?олданылады. Химиялы? ?нд?р?сте электролиз ар?ылы хлорат ж?не перхлорат, персульфат, калий перманганаты, хлор ж?не с?лт?лер, органикалы? ?осылыстар, химиялы? таза сутег?, оттег? фтор ж?не бас?а да ма?ызды ?н?мдерд? алу?а болады. Машина жасау, радиотехника,полиграфты ?нд?р?с салаларында электролизд? металдар немесе б?йымдар бет?не ж??а жабыл?ы салу ?ш?н ?олданады, оны? себеб? б?л пленка коррозиядан са?тайды ж?не декоротивт? т?рге келт?ред?, ысты??а т?з?мд? болады. ?нд?р?ст?к ванналарды? классификация нег?з?не ?т.рл? белг?лер жат?ызылуы м?мк?н. Мысалы, ванналарды? полярлы?ы бойынша т?рлер? полярлы, биополярлы ж?не комбинирленген болады. Анодтарды? типтер?: шы?ынды (химиялы? реакция?а к?р?сет?н), ?атты ерит?н, с?йы? ерит?н, к?п?рш?кт? ?атты ер?мейт?н ж?не ер?мейт?н. Ер?мейт?н анодтар ?ш?н е? жа?сы материал болып, тантал мен титан ?оспалары, графит, манетит. Электроит, электрод, электролизерлерд?? алуан т?рл?г?не ?арамастан, техникалы? электролизд?? к?птеген проблемалары болады. О?ан зарядтарды?, жылуды?, массаны? алмастырылуын, электр ?р?стер?н?? орналасуын жат?ызу?а болады. Электродты? процесстер шект? токтарыны? ?лшену?мен ?ада?алана алады. Электролитт?к реакцияларды? ма?саттарына ?арай, катод ж?не анодтарды? т?рл? типтер?н ?олданады: горизонтальд? с?йы? сынапты катодпен, верикальды катодпен ж?не фильтрлейт?н диафрагмамен, горизонтальды диафрагмамен ?тк?зг?шт? электролитпен, ?оз?алыста?ы электродтармен ж?не т.б. Электролиз ?ш?н келес? электролит типтер? ?олдана алады: т?здар, ?ыш?ыл, нег?здерд?? сулы ер?т?нд?лер?; бейорганикалы? ер?тк?штердег? сулы емес ер?т?нд?лер?, органикалы? ер?тк?штердег? сусыз ер?т?нд?лер; бал?ы?ан т?здар, ?атты электролиттер. ?орытынды. Жасалын?ан ж?мысты? нег?з?нде ?орытындылар мынада жатыр: Б?р?нш?ден электролиз процесстер?н?? зерттеу облыстарында ?з?рге дей?н ?з?н?? актуалды?ын жо?алт?ан жо?, ос?ан орай б?л к?рдел? физико химиялы? ??былысты? теориялы? базасы ?нем? толтырылып жатады. Ек?нш?ден, б?л зерттеулер б?л процесстерд? ?олдануды? перспективалы ба?дарларын аны?тау?а м?мк?нд?к беред?. Ол экономикалы? ти?мд? ж?не бер?лген сапаны? алуымен ма?сатымен. Электролиз шаруашылы?та ке? ?олданылады. Электролизд?? е? ма?ызды ?асиет? металдарды тазарту ж?не б?л?п алу, с?лт?лер, хлор, сутег?н?? алынуы болып табылады. Ер?т?нд?лер электролиз? немесе электролиттерд?? бал?ымаларыны? ерекшел?г? химиялы? тоты?у тоты?сыздану реакциямен б?секелес ж?рет?н электродтарды ?ту ?аб?лет? болып табылады. Электролиз ?н?мдер? мен электрод материалдарына ?сер?н тиг?зед?. ?ола, никель, ?ор?асынны? тазартылуын толы?ымен электрохимиялы? ?д?спен ?ана алады. Фтор ?нд?р?с? калий фторид ?оспасыны? бал?ы?ан электролиз?нде ж?не фторсутект? ?ыш?ылда электролиз? нег?з?нде, ал хлор, хлоридтер бал?ымасы немесе сулы ер?т?нд?лер электролиз? кез?нде алынады. Аллюминий, магний, натрий, кадмий, кальций, берилий, титан тек бал?ымаларды? электролиз? ар?ылы алынады. ?йткен? оларды? сулы ер?т?нд?ден б?л?ну потенциалы сутект?к?не ?ара?анда тер?с болады. Жо?ары д?режел? таза оттег? мен сутег?н с?лт?лерд?? сулы ер?т?нд?лер? электролиз? ар?ылы алады. Сол ар?ылы электролиз к?мег?мен тоты?у тоты?сыздану реакцияларыны? ?лкен ?н?мд?л?г?мен жо?ары селективт? ж?рг?зуге болады, олар ?арапайым химиялы? процестерде к?рдел? жолмен алынады. Электролиз ?олдануды? ма?ызды саласы болып металдарды коррозиядан са?тау болып келед?: осындай электрохимиялы? ?д?спен б?р металл б?йымыны? бет?не коррозия?а т?з?мд? бас?а металл ?абаты жабылады. Сулы электролит ер?т?нд?лер? электролиз? кез?нде анодта?ы ж?не катодта?ы тоты?у тоты?сыздану процесстер? катиондарды? тоты?у ?аб?лет? мен электролит анионыны? сипатына т?уелд? болады. Катодта?ы ж?не анодта?ы тоты?у тоты?сыздану процесстер? электролитт?к процестерге б?лшектерд?? электродты потенциал м?н?мен аны?талады.

?дебиеттер

1. Н.В Коровина. \курс общей химии. Высш. Шк., 1991. 378-380с.

2. Н.Л.Глинка. \общая химия6 г. Москва, 1985г. 250-253, 257-261с.

3. Т.Браун, Г.Ю.Лемей \ Химия в центре наук—2, Мир, 1997. Г. Москва, 432-440с.

4. И.П.Мухленов, А.Я.Авербух и др. \Важнейшие химические производства, ?Высшая школа?, г.Москва 1990г., 217-225с.

5. К.А.Третьяяков \Методические указания к лабороторным работам по химии.

Та?ы ?ара?ыз

Химия

Азот

Алюминий

Тоты?у