3.4.2 Elektrokimyoviy ishlab chiqarish

Elektroliz - bu doimiy bo'lganda sodir bo'ladigan redoks reaktsiyasi elektr toki eritma yoki elektrolit eritmasi orqali.

Elektrolizning mohiyati quyidagilardan iborat: eritma yoki elektrolit eritmasidan elektr toki o`tkazilganda elektrolitning musbat ionlari (metall yoki vodorod ionlari) katod tomonidan, manfiy ionlari (kislota qoldiqlari yoki gidroksil guruhlari) esa elektrolitlar tomonidan tortiladi. anod. Tok manbasidan katodga keltirilgan elektronlar elektrolitning musbat ionlariga qo'shilib, ularni kamaytiradi. Shu bilan birga, elektrolitning manfiy ionlari o'z elektronlarini anodga beradi va ular tok manbasiga o'tadi. Elektronlarini yo'qotib, ular neytral atomlarga yoki atomlar guruhlariga oksidlanadi. Shunday qilib, katodda qaytarilish jarayoni, anodda esa oksidlanish jarayoni sodir bo'ladi.

A (+): nA n - - ne - → nA p -

K (-): nB n + + ne - → nB p +

Ikkala jarayon ham bitta redoks reaktsiyasini hosil qiladi. Ammo an'anaviy oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalaridan farqli o'laroq, elektronlar qaytaruvchidan oksidlovchiga to'g'ridan-to'g'ri emas, balki elektr toki orqali o'tadi. Elektronlarni olib keladigan katod qaytaruvchi, ularni olib ketuvchi anod esa oksidlovchi moddadir.

Elektrokimyoviy ishlab chiqarishning asosiy ko'rsatkichlari joriy samaradorlik va energiyadan foydalanish darajasidir. Energiya iste'moli koeffitsienti, elektrolizatorga qo'llaniladigan kuchlanish va boshqalar. Ko'pgina hisob-kitoblar Faraday qonuniga asoslanadi, unga ko'ra elektroliz paytida chiqarilgan moddaning massasi oqim kuchi I, elektroliz vaqti t va bu moddaning elektrokimyoviy ekvivalenti E E ga proportsionaldir.

Moddaning massasi formuladan foydalanib hisoblanadi

bu erda, I - oqim kuchi, F - Faraday doimiysi (96500 S)

(g-ekv) (1.3.2)

Janob - qarindosh molekulyar og'irlik moddalar,

n - moddaning eritmada yoki eritmada (ya'ni, berilgan yoki qabul qilingan elektronlar soni) shaklida bo'lgan ionning zaryadi (mutlaq qiymat).

Joriy chiqish elektroliz paytida chiqarilgan moddaning massasining Faraday qonuniga muvofiq nazariy jihatdan ajralib chiqishi kerak bo'lgan moddaning massasiga nisbati bilan aniqlanadi va foizda ifodalanadi:

(1.3.3)

Massa m nazariyasi formula bo'yicha topiladi

Energiya rentabelligi tenglama bilan aniqlanadi

bu yerda, E nazariyasi va E pr mos ravishda elektroliz jarayonida nazariy va amaliy parchalanish kuchlanishi, V; ē - energiya unumi,%.

Energiya chiqishi, shuningdek, sarflangan energiya miqdori bilan ham hisoblanishi mumkin:

(1.3.6)

Bu yerda w nazariy va w pr - mahsulot birligini olish uchun nazariy jihatdan zarur va amaliy sarflangan energiya miqdori.

(1.3.7)

bu erda 1000 - Vt dan kVt ga o'tkazish koeffitsienti;

1*10 -6 grammni tonnaga aylantirish uchun ishlatiladigan raqam.

Nazariy energiya iste'moli bilan bog'liq

(1.3.8)

bu erda ph parchalanish - parchalanish kuchlanishi.

Muammoni hal qilishga misollar

1. Erigan natriy gidroksidning elektrolizida qanday jarayonlar sodir bo'ladi?

Kustik soda eritmasida Na + va OH ionlari mavjud. Keyingi bosqichda anodda oksidlanadigan OH ionlari suv va kislorod hosil qilish uchun parchalanadi. Jarayonni quyidagicha tasvirlash mumkin:

K(-): 2Na + + 2e - = 2Na;

A(+): 2OH - 2e - = H 2 O + O 2

Ikki kislorod atomi bir-biri bilan birikib kislorod molekulasi O2 hosil qiladi. Shunday qilib, umumiy tenglama

4NaOH = 4Na + 2H 2 O + O 2

Kislorod kislotalarining erigan tuzlarini elektroliz qilish jarayonida kislotali qoldiqlarning oksidlovchi ionlari darhol kislorodga va tegishli oksidlarga parchalanadi.

Elektroliz suvli eritmada o'ziga xos tarzda sodir bo'ladi. Gap shundaki, suvning o'zi juda zaif bo'lsa ham, elektrolitdir. Shunday qilib, suvli eritma aslida ikkita elektrolitni o'z ichiga oladi - erituvchi va erigan modda, va shunga ko'ra, ijobiy va salbiy ionlarning ikki turi. Ulardan qaysi biri bo'shatiladi, bir qator shartlarga bog'liq. Qoida tariqasida, siz quyidagilarga amal qilishingiz mumkin. Agar elektrolitning musbat ionlari juda bo'lsa faol metallar, masalan, Na + yoki K - bo'lsa, elektroliz paytida bu metallarning ionlari emas, balki suvdan vodorod ionlari erkin vodorod ajralib chiqadi va gidroksil ionlari chiqariladi, ularni quyidagi elektron bilan ifodalash mumkin. -ion ​​tenglamasi:

2H+OH+ 2e - = H 2 + 2OH

Agar elektrolitning manfiy ionlari kislorod kislotalarining kislotali qoldiqlari bo'lsa, u holda elektroliz paytida bu kislotalarning kislotali qoldiqlari emas, balki kislorodning chiqishi bilan suvdan OH ionlari chiqariladi, buni tenglama bilan ifodalash mumkin:

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

4OH - 2H 2 O+O 2

Ikkala tenglamani qo'shib, biz quyidagilarni olamiz:

2H 2 O - 4e - = 4H + + O 2

2. Agar natriy xlorid eritmasining elektrolizatorida 24 soat ichida 15500 A tokda NaOH konsentratsiyasi 125 kg/m 3 bo‘lgan 4200 litr elektrolitik ishqor olingan bo‘lsa, tok chiqishini (%) aniqlang.

(1.3.4) tenglamaga ko'ra, natriy gidroksidning massasi nazariy jihatdan bo'lishi kerak.

deyarli qabul qilindi

Shuning uchun (1.3.3) formula bo'yicha oqim chiqishi teng bo'ladi

Javob: joriy samaradorlik 94,6%.

3. Og'irligi 1 t bo'lgan xlor ishlab chiqarish uchun haqiqiy energiya sarfini (kilovot-soatda) va agar elektrolizatorda o'rtacha kuchlanish 3,35 V, tok unumi 96%, xlorning elektrokimyoviy ekvivalenti bo'lsa, energiya unumini (%) aniqlang. 1,323 g/A*soatni tashkil qiladi.

Formuladan (1.3.7) foydalanib, biz haqiqiy energiya sarfini aniqlaymiz

Agar oqim samaradorligini 100% deb olsak, NaCl parchalanishining nazariy kuchlanishi 2,17 V ga teng bo'lsa, 1 tonna xlor uchun nazariy energiya sarfi bo'ladi.

Bunday holda, energiya chiqishi

Javob: energiya samaradorligi 62,2%; 2637 kVt/soat

uchun vazifalar mustaqil qaror

1. Sanoatda kaltsiy olish usullaridan biri eritilgan kaltsiy xloridni elektroliz qilishdir. Agar elektroliz natijasida hajmi 896 l (n.s.) boʻlgan xlor ajralib chiqqani maʼlum boʻlsa, qanday metall massasi olinadi?

2. 30000 A tokda 24 soat ishlagan elektrolizda natriy xlorid eritmasini elektroliz qilish jarayonida NaOH konsentratsiyasi 120 kg/m3 bo‘lgan 8,5 m 3 elektrolitik ishqor olindi (uchun gidroksidi)

3. Tokning samaradorligi 96% bo'lsa, uzluksiz ishlashda temir ruloli elektrolizatorda kuniga 1720 kg og'irlikdagi 100% natriy gidroksid ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan tokni aniqlang.

4. 350 kun uzluksiz ishlaydigan temir katodli 5 seriyali 150 ta elektrolizatorga ega, tok kuchi 34000 A, tok samaradorligi 95% boʻlgan zavodda yiliga ishlab chiqarilgan xlor massasini hisoblang. Jeneratör quvvatini aniqlang AC elektr stantsiyasi, zavodning ehtiyojlarini qondirish elektr energiyasi 550 V kuchlanishli pastki seriyali kuchlanishda, agar oqim rektifikatorining samaradorligi 95% bo'lsa.

5. Natriy xlorid eritmasini simob katod bilan elektroliz qilish uchun 1 t 100% NaOH uchun energiya sarfini nazariy va amaliy jihatdan hisoblang. Nazariy parchalanish kuchlanishi 3,168 V. Amaliy parchalanish kuchlanishi 4,4 V va oqim rentabelligi 92,5% bo'lsa, energiya rentabelligini aniqlang.

6. Eritma tarkibi 0,1 mol HgCl 2 va 0,2 mol CuCl 2 bo’lsa va undan 1 soat davomida 10 A tok o’tkazilsa, uglerod elektrodlarida qanday moddalar va qanday miqdorda ajralib chiqadi?

7. Sulfat kislotaning suyultirilgan eritmasidan 10 minut davomida elektr toki o`tganda 18C va bosimda 100 ml vodorod ajralib chiqadi.

755 mm Hg Art. Tokni hisoblang.

8. Magniyni elektrolitik ishlab chiqarishda eritilgan magniy xlorid elektrolit bo'lib xizmat qilishi mumkin. 5 soat davomida 40000 A tokda ishlaydigan vannada 72,6 kg magniy ajralib chiqsa, tok chiqishini hisoblang.

9. Suvni elektroliz qilishdan olingan 1 m 3 vodorod va 0,5 m 3 kislorodni ajratish uchun zarur bo'lgan elektr miqdorini aniqlang. Nazariy suv kuchlanishi 1,23 V, haqiqiy kuchlanish esa 1,5 - 2 baravar yuqori. Elektr energiyasining haqiqiy iste'molini hisoblang.

10. Tarkibida 2,895 g FeCl 2 va FeCl 3 aralashmasi bo lgan eritma elektroliz qilinganda katodda 1,12 g metall ajralib chiqdi. Hisoblash massa ulushi dastlabki aralashmaning tarkibiy qismlarining har biri, agar elektroliz temirning to'liq cho'kishiga qadar amalga oshirilgan bo'lsa.

Bir tomondan ekstraktiv rektifikatsiyaga yaqinlashish va termodinamik teskarilik printsipi, ikkinchi tomondan ekstraktiv rektifikatsiya sxemalarining optimallik sohalarini aniqlash. Muammoning bayoni Bu ishning maqsadi siklogeksan-benzol-etilbenzolning azeotrop aralashmasini ekstraktiv distillash yo`li bilan ajratish texnologiyasini ishlab chiqishdan iborat bo`lib, u minimal energiya sarflaydi. Uchun...

O'qitishni tashkil etishning didaktik asoslari esa "Elektrodinamikaning asoslari" mavzusini o'rganishda fizika darslarida o'rganilayotgan materialni aniqroq tushuntirishga imkon beradi. Turli texnologiyalarni tahlil qilish o'quvchilarning guruhli ta'lim shaklida dialogik muloqotga e'tiborini rivojlantirish uchun mualliflik texnologiyasini yaratishga imkon berdi. Foydalanishda o'quv jarayoni qanchalik to'g'ri tuzilgan bo'ladi ...

Guruhlar - bajarilgan ishlar bo'yicha qisqacha hisobot shaklida (rasmlar, jadvallar namoyishi). Keyin nutqlarni muhokama qilish boshlanadi; O'qituvchi o'z hamkasblari bilan ish topshirig'ini o'ylaydi. 1.1 Hisoblash masalalarini yechishda fanlararo aloqadorlik Matematika fanini o‘rganayotgan talabalar o'rta maktab kimyoni o'rganishdan 7 yil oldin boshlang. Ushbu ta'lim davrida ular katta miqdorga ega bo'lishadi ...

Ta'lim erimaydigan modda kimyoviy reaksiya natijasida - bu kolloid eritmani olish shartlaridan faqat bittasi. Yana bir muhim shart - bu reaksiyaga olingan boshlang'ich moddalarning tengsizligi. Bu tengsizlikning oqibati kolloid eritmalarda zarrachalar hajmining o'sishini cheklash bo'lib, bu qo'pol dispers tizim hosil bo'lishiga olib keladi.

Kumush nitrat va kaliy yodidning suyultirilgan eritmalarining oʻzaro taʼsiridan olingan kumush yodid eritmasining hosil boʻlishi misolida kolloid zarracha hosil boʻlish mexanizmini koʻrib chiqamiz.

AgNO 3 +KI = AgI + KNO 3

Ag + + NO 3 ¯ +K + + I ¯ = AgI ↓ + NO 3 ¯ + K +

Erimaydigan neytral kumush yodid molekulalari kolloid zarrachaning yadrosini tashkil qiladi.

Dastlab, bu molekulalar tartibsiz ravishda birikib, amorf, bo'shashgan strukturani hosil qiladi, bu esa asta-sekin yuqori tartibli kristalli yadro tuzilishiga aylanadi. Biz ko'rib chiqayotgan misolda yadro juda ko'p (m) AgI molekulalaridan tashkil topgan kumush yodid kristalidir:

m - kolloid zarrachaning yadrosi

Yadro yuzasida adsorbsiya jarayoni sodir bo'ladi. Peskov-Fajans qoidasiga ko'ra, zarracha yadrosining bir qismi bo'lgan ionlar kolloid zarrachalar yadrolari yuzasida adsorbsiyalanadi, ya'ni. kumush ionlari (Ag +) yoki yod ionlari (I -) adsorbsiyalanadi. Ushbu ikki turdagi ionlardan ortiqcha bo'lganlari adsorbsiyalanadi.

Shunday qilib, agar siz ortiqcha kaliy yodidda kolloid eritmani olsangiz, u holda yod ionlari yadroning kristall panjarasini tugatuvchi zarrachalarga (yadrolarga) adsorbsiyalanadi, uning tuzilishiga tabiiy va mustahkam kiradi. Bunday holda, adsorbsion qatlam hosil bo'lib, yadroga manfiy zaryad beradi:

Yadro yuzasida adsorbsiyalangan, unga mos zaryad beradigan ionlar potensial hosil qiluvchi ionlar deyiladi.

Shu bilan birga, eritmada qarama-qarshi zaryadlangan ionlar ham mavjud, ular deyiladi qarshi ionlar. Bizning holatda, bu kaliy ionlari (K +), ular zaryadlangan yadroga elektrostatik ravishda tortiladi (zaryad qiymati I ga yetishi mumkin). K+ qarama-qarshi ionlarining bir qismi elektr va adsorbsion kuchlar bilan mustahkam bog‘lanib, adsorbsion qatlamga kiradi. Ustida hosil bo'lgan ionlarning qo'sh adsorbsion qatlami bo'lgan yadro granulalar deb ataladi.

(m . nI – . (n-x) K + ) x – (granulalar tuzilishi)

Qarama-qarshi ionlarning qolgan qismi (biz ularni "x K +" raqami bilan belgilaymiz) diffuz ion qatlamini hosil qiladi.

Adsorbsion va diffuz qatlamli yadro mitsel deyiladi :

(m . nI –. (n-x) K + ) x – . x K + (mitsel tuzilishi)

Kolloid eritma orqali to'g'ridan-to'g'ri elektr toki o'tkazilsa, granulalar va qarshi ionlar mos ravishda qarama-qarshi zaryadlangan elektrodlar tomon harakatlanadi.

Sols zarralari yuzasida bir xil zaryadning mavjudligi muhim ahamiyatga ega uning barqarorligi omili. Zaryad zarrachalarning bir-biriga yopishib qolishiga va kattalashib ketishiga yo'l qo'ymaydi. Barqaror dispers tizimda zarralar suspenziyada saqlanadi, ya'ni. Kolloid moddaning cho'kmasi yo'q. Solslarning bu xossasi kinetika deyiladi kimyoviy barqarorlik.

AgNO 3 dan ortiq miqdorda olingan kumush yodid zolining mitsellalarining tuzilishi rasmda ko'rsatilgan. 1a, ortiqcha KCI - 1b .

1.5-rasm. Ortiqcha olingan kumush yodid zolining mitsellalarining tuzilishi:

a) kumush nitrat; b) kaliy xlorid.

Elektroliz - elektrodlarga botirilgan elektrolitlar eritmasidan yoki eritmasidan to'g'ridan-to'g'ri elektr toki o'tkazilganda sodir bo'ladigan oksidlanish-qaytarilish jarayonlari to'plami.

Elektroliz amalga oshiriladigan qurilma elektrolizator deb ataladi.

Oksidlanish jarayonlari sodir bo'ladigan elektrodga anod deyiladi. Elektrolizatorda u musbat zaryadlangan (tashqi doimiy tok manbaining musbat qutbiga ulangan).

Qaytarilish jarayonlari sodir bo'ladigan elektrodga katod deyiladi. Elektrolizatorda u manfiy zaryadlangan (tashqi doimiy tok manbaining manfiy qutbiga ulangan).

Kuchlanish berilganda kationlar (musbat zaryadlangan zarralar) katod tomon, anionlar (manfiy zaryadlangan zarralar) anod tomon harakatlanadi va u yerda ular zaryadsizlanadi. Anodda ionlar elektronlarni beradi va oksidlanish sodir bo'ladi. Katodda ionlar elektronlarni qabul qiladi va ularning qisqarishi sodir bo'ladi.

Faqat elektrolitning kationlari va anionlari har doim ham elektrod jarayonlarida ishtirok etmaydi, agar suvli eritmaning elektrolizi amalga oshirilsa, erituvchi molekulalari, xususan, suv ular bilan raqobatlashadi.

Bundan tashqari, elektroliz jarayonida suvning elektrokimyoviy jarayonlarda ishtirok etishi boshqa natijaga olib kelishi mumkin. Erkin radikallar OH ( anoddagi gidroksid ionlarining oksidlanishi tufayli) va N ( katodda vodorod ionlarining kamayishi tufayli) yuqoriga ega reaktivlik va kuchli ifodalangan, mos ravishda, oksidlovchi va qaytaruvchi xususiyatlar. Elektrod yuzasida ular suvda erigan moddalar bilan ta'sir o'tkazishga qodir. Bunday hollarda ular anodikda oksidlanish va katodik bo'shliqlarda pasayish haqida gapirishadi.

Suvli eritmalarda elektrokimyoviy jarayonlarning paydo bo'lishining o'ziga xos xususiyatlari suv molekulalarining oksidlanish (anodda) va qaytarilish (katodda) o'tish qobiliyati bilan belgilanadi.

Anod (+) pH=0 pH=7 pH=14

2H 2 O – 4e = 2O + 2H + 4OH – – 4e = 4OH 4OH – – 4e = 4OH

2O = O 2 4OH = O 2 + 2H 2 O 4OH = O 2 + 2H 2 O

2H 2 O - 4e = 2O + 2H +

Katod (–) pH=0 pH=7 pH=14

2H + + 2e = 2H 2H 2 O + 2e = 2H + 2OH – 2H 2 O + 2e = 2H + 2OH –

2H = H 2 yoki 2H = H 2

Farqlash asosiy Va ikkinchi darajali elektrod jarayonlari. Birlamchilari elektrokimyoviy xususiyatga ega, ikkilamchilari esa elektrokimyoviy emas. Elektroliz natijasida elektrodlarda (katod va anod) mos keladigan qaytarilish va oksidlanish mahsulotlari (birlamchi jarayonlar) ajralib chiqadi, ular sharoitga qarab, erituvchi, elektrod moddasi, bir-biri bilan reaksiyaga kirishishi mumkin (atom rekombinatsiyasi). ) va boshqalar. (ikkilamchi jarayonlar). Ba'zi hollarda birlamchi va ikkilamchi jarayonlarni aniq ajratish mumkin emas. Yuqoridagi misolda erkin radikallar OH (anodda) va H (katodda) birlamchi jarayonlar va manganat ionlarining oksidlanishi va qaytarilishi natijasida hosil bo'lgan. azot kislotasi ikkinchi darajali jarayonlar edi. Keling, yana bir misolni ko'rib chiqaylik.

Ba'zi hollarda elektroliz jarayonida asosiy jarayonlarga yon reaktsiyalar ta'sir qiladi: elektroliz mahsulotlari o'rtasidagi o'zaro ta'sir yoki mahsulotlarning suv bilan reaktsiyalari. Elektroliz mahsulotlari orasidagi ikkilamchi reaktsiyalarning oldini olish uchun diafragmalar (anod va katod orasidagi bo'linmalar) ma'lum ionlarning tarqalishini oldini olish uchun ishlatiladi. Masalan, natriy xlorid eritmasini elektroliz qilish bilan berilgan misolda xlor va gidroksid ionlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirni oldini olish uchun katod natriy va xlor ionlarining tarqalishini oldini oluvchi diafragma bilan o'ralgan. Natijada, gidroksidi (NaOH) katod bo'shlig'ida to'planadi. Shuning uchun, ko'p hollarda, diafragma bilan va diafragmasiz bir xil eritmani elektroliz qilishda mahsulotlar tarkibida ozgina farqni kutish kerak.

E diff = E A – E K

Har bir elektrolit uchun elektroliz sodir bo'lishi uchun elektrodlarga qo'llanilishi kerak bo'lgan ma'lum bir minimal kuchlanish qiymati (tashqi oqim manbasidan) mavjud. U parchalanish kuchlanishi (E dekompozitsiya) deb ataladi.

Parchalanish kuchlanishi anodik va katod jarayonlarining elektrod potentsiallari orasidagi farqdir.

E diff = E A – E K

Katodda eng ijobiy potentsialga ega bo'lgan oksidlanish-qaytarilish tizimining bir qismi bo'lgan ionlar yoki molekulalarning qisqarishi (eng ijobiy potentsialga ega redoks tizimlarida qisqartirilgan shakl) birinchi bo'lib sodir bo'ladi.

1) Agar elektrolizga duchor bo'lsa eritish o'z ichiga olgan bir necha xil kationlar metallar, keyin bu holda pasayish ketma-ketligi berilgan sharoitlarda metallarning elektrod potentsiallari bilan belgilanadi ( bu eritmada!). Bunday holda, birinchi navbatda, metall kationlari bilan katta qiymat elektrod potensiali (ma'lum bir eritma uchun kuchlanish seriyasining oxiridan).

2) tiklovchi suvli eritmalarda katoddagi jarayonlar:

· vodoroddan keyin kuchlanish oralig'ida joylashgan metall kationlari (standart elektrod potentsiali vodorodnikidan kattaroq): Cu 2+, Hg 2 2+, Ag +, Hg 2+, Pt 2+ ... Pt 4+. Elektroliz jarayonida ular katodda deyarli to'liq kamayadi va metall sifatida chiqariladi.

· qator boshida joylashgan metall kationlari (standart elektrod potensiali alyuminiynikidan kam): Li +, Na +, K + ... Al 3+. Elektroliz paytida ular kamaymaydi, aksincha, suv molekulalari kamayadi.

· alyuminiydan keyin va vodoroddan oldin qatorda joylashgan metall kationlari (standart elektrod potentsiali alyuminiynikidan kattaroq, lekin vodorodnikidan kamroq): Mn 2+, Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+ ... H Elektroliz jarayonida bu kationlar katodda suv molekulalari bilan bir vaqtda kamayadi.

3) Agar bir necha kationlarni o'z ichiga olgan eritmaga asta-sekin ortib boruvchi kuchlanish qo'llanilsa, eng musbat potensialga ega bo'lgan kationning parchalanish potentsialiga erishilganda elektroliz boshlanadi. Shunday qilib, tarkibida Cu 2+ ionlari (E 0 Cu 2+/ Cu = 0,35 V) va Zn 2+ (E 0 Zn 2+/ Zn = – 0,76 V) bo‘lgan eritma elektroliz qilinganda birinchi bo‘lib katodda mis ajralib chiqadi. , va faqat deyarli barcha mis ionlari chiqarilgandan so'ng, sink ajralib chiqa boshlaydi.

Elektrod potentsiallarining qiymatlariga asoslanib, faqat vodoroddan keyin kuchlanish seriyasidagi metallar suvli eritmada yotqizilishi mumkin edi. Biroq, vodorodning haddan tashqari kuchlanishi tufayli, suvli eritmalardan standart potentsiallariga ko'ra, cho'ktirmaslik kerak bo'lgan ko'plab metallarni cho'ktirish mumkin (masalan, Zn). Bundan tashqari, atrof-muhitning tabiati (kislotali, neytral, ishqoriy) chiqarilgan metallning tabiatiga ta'sir qiladi. Buning sababi shundaki - yuqorida ko'rsatilganidek, elektrod potentsiali atrof-muhitning reaktsiyasiga bog'liq.

Elektrolit orqali to'g'ridan-to'g'ri elektr toki o'tkazilganda elektrodlarda kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi. Bu jarayon elektroliz deb ataladi, ya'ni (moddaning) elektr toki bilan parchalanishi.

Sektda. 8.1. elektrolit bu suyuqlik bo'lib, u orqali elektr toki o'tganda kimyoviy reaksiyaga kirishishi ko'rsatilgan. Elektrolit eritilgan tuz bo'lishi mumkin, masalan, erigan qo'rg'oshin (H) bromidi yoki suvli eritma har qanday kislota, asos yoki tuz.

Elektr toki elektrolitga elektrodlar - sim o'tkazgichlar, metall rodlar yoki elektrolitlar bilan elektr aloqa qiladigan plitalar yordamida beriladi. Salbiy zaryadlangan elektrod katod, musbat elektrod esa anoddir. Elektrolitlar bilan aloqa qilganda va ular orqali elektr toki o'tkazilganda kimyoviy reaktsiyaga kirmaydigan elektrodlar inert elektrodlar deb ataladi. Inert elektrodlarga grafit va platina kiradi.

ELEKTROLIZNING ION NAZARIYASI

Ushbu nazariyaga ko'ra, elektrolitlar orqali to'g'ridan-to'g'ri elektr tokining o'tishi ionlar yordamida amalga oshiriladi. Elektrodlarda elektronlar ionlarga yoki ionlardan o'tkaziladi. Shuning uchun elektrodlarda sodir bo'ladigan jarayonlarni qaytarilish yoki oksidlanish yarim reaksiyalari deb hisoblash mumkin. Shunday qilib, elektroliz oksidlanish-qaytarilish jarayonidir.

Oksidlanish yarim reaksiyasi har doim anodda sodir bo'ladi. Ushbu reaksiyada anionlar elektronlarni yo'qotadi va neytral zarrachalarga aylanadi. Shuning uchun anod anionlardan elektronlar uchun cho'milish vazifasini bajaradi.

Qaytarilish yarim reaktsiyasi har doim katodda sodir bo'ladi. Bu erda kationlar elektronlarni oladi va neytral zarrachalarga aylanadi. Shuning uchun katod kationlar uchun elektronlar manbai vazifasini bajaradi.

Eritilgan qo'rg'oshin (H) bromidning elektrolizi ikkita yarim reaksiyadan iborat:

1) bromid ionlari anodda chiqariladi. (Ushbu yarim reaksiya tenglamasi

2Br-(g.) = Br2(g.) + 2e-

Bu yarim reaksiya oksidlanishdir.)

2) qo'rg'oshin ionlari katodda chiqariladi. (Ushbu yarim reaksiya uchun tenglama:

Pb2+(s) + 2e- = Pb(l)

Bu yarim reaksiya qisqarishdir.)

Shuni ta'kidlash kerakki, har bir o'ziga xos tizimda anod va katodda sodir bo'ladigan reaktsiyalar tashqi elektr pallasida oqim manbaining polaritesi bilan oldindan belgilanadi. Tashqi oqim manbai (batareya) ning salbiy terminali elektrolitik hujayraning elektrodlaridan biriga elektronlarni etkazib beradi. Bu elektrodda salbiy zaryadga olib keladi. U katodga aylanadi. Ushbu elektrod manfiy zaryadlanganligi sababli, u o'z navbatida elektronlar iste'mol qilinadigan elektrod reaktsiyasini keltirib chiqaradi. Shunday qilib, pasayish jarayoni ushbu elektrodda sodir bo'ladi. Boshqa elektrodda elektronlar elektrolitik hujayradan tashqi kontaktlarning zanglashiga olib oqadi va bu elektrodni ijobiy elektrodga aylantiradi. Bu shuni anglatadiki, bu elektrod anod rolini o'ynaydi. Uning musbat zaryadi tufayli uning ustida reaksiya sodir bo'ladi, bu elektronlarning yo'qolishi, ya'ni oksidlanish bilan birga keladi.

Butun elektroliz jarayonining sxematik tasviri rasmda ko'rsatilgan. 10.6.