Elektroliz jarayoni. Elektr toki ta’sirida suyuqlanma yoki eritmada ketadigan oksidlanish qaytarilish reaksiyalari elektroliz deb ataladi

Elektroliz

Elektroliz jarayoni. Elektr toki ta’sirida suyuqlanma yoki eritmada ketadigan oksidlanish qaytarilish reaksiyalari elektroliz deb ataladi.

Elektoliz jarayoni syuqlanma yoki eritmada amalga oshadi.

Suyuqlanmalar elektrolizi. Elektoliz jarayonini belgilaydigan ko’rsatkichlardan biri elektrodlardir. Agar tuzlarning suyuqlanmasiga biror inert modda , masalan, grait, ko’mir yoki platina elektrod tushirilgan bo’lsa, shu suyuqlanmada oksidlanish – qaytarilish reaksiyasi sodir boladi.

Suyuqlanmada ham Na⁺ va Cl^- ionlari hosil bo’lgani uchun katodda kationlar qaytarilsa, anodda anionlar oksidlanadi.

NaCl«Na⁺+Cl^- katod(-) Na⁺+e®Na^o 2 qaytarilish

Anod(+) 2C1^--2e ®Cl₂^o 1 oksidlanish

Elektrolizning umumiy tenglamasi: 2NaCl= 2Na^o+Cl₂^o.

Agar elektroliz jarayonida ishqorlar suyuqlanmasi ishtorok etsa:

KOH « K⁺ +OH^- Katod(-) K⁺ +e®K^o 4

Anod(+) 4OH^--4e®O₂+2H₂O 1

Elektrolizning umumiy tenglamasi: 4 KOH= 4K^o+O₂^o+2H₂O.

Suuyuqlanmalar elektrolizi natijasida juda faol bo’lgan mettallarni va metallmaslarni olish mumkin bo’ladi. Suyuqlanmalar elektrolizida ishqoriy va ishqoriy er metallari, alyuminiy, ftor, xlor olinadi.Bu moddalarning birikmalari faqat yuqori haroratdagina elektrolizga uchraydi.

2NaF=2 Na⁰+F₂^o 2KI=2K^o+I₂ 2 NaBr=2Na^o+Br₂

2NaH=2 Na^o+H₂ Na₂S=2Na^o+S^o 2Al₂O₃=4Al^o+3O₂

4NaOH=4Na^o+O₂^o+2H₂O 2 Ca(OH)₂=2Ca^o+O₂+2H₂O

Eritmalar elektrolizi. Tuzlarning, kislota va asoslarning suvdagi eritmalari elektrolizida suv molekulalari ham ishtirok etganligi uchun bu jarayon ancha murakkabroq bo’ladi. Agar elektrolizda inert elektrodlar(ko’mir, grafit va platina ) ishlatilsa katodda boradigan jarayonlar uchun quyidagi qoidalarga amal qilinadi:

Agar eritmada metallarning kuchlanishlar qatorida litiydan alyuminiygacha bo’lgan metallarning kationlari turgan bo’lsa katodda metall ionlari o’rniga suvdagi vodorod ionlari qaytariladi:

Katod(-) 2H₂O  H₂+2OH^- yozilishi mumkin.

Agar eritmada metallarning kuchlanishlar qatorida alyuminiy va vodorod orasida joylashgan metallarning kationlari bor bo’lsa, u holda bir paytni o’zida ham metall ham vodorod katoinlarining qaytarilishi kuzatiladi:

Katod(-) Zn²⁺+2H₂O+4e Zn^o+H₂+2OH^-

Agar eritmada metallarning kuchlanishlar qatorida vodoroddan keyin turgan metallar kationlari (Cu, Ag, Hg, Au, Pt) bo’lsa, eritmada faqat shu metall kationlarining o’zi qaytariladi.

Eritmalar elektrolizi anodning qanday moddadan tayyorlanganligiga bog’liq. Agar anod inert hisoblansa, u erimaydi. Bunday elektrod sifatida ko’mir, grafit,platina olinishi mumkin. Anoddagi jarayonlar anionlari kislorodsiz kislotalardan iborat bo’lgan anionlar uchun shu ionlarning oksidlanishi hisobiga amalga oshadi. Bunday ionlar qatoriga Cl^-, Br^-, I^-, S^2-(ftor anionidan tashqari) ionlari kiradi:

Anod(+) 2I^- -2e  I₂ 2Cl-  Cl₂

2Br^- -2e Br₂ S^2-  S^o

Agar eritmadagi anionlar kislorodli kislotalardan ibotat bo’lsa (SO₄^2-, NO₃^-, ClO₄^-, MnO₄^2-, CO₃^2-, Cr₂O₇^2-, CrO₄^2- va boshqalar) bo holda suvdagi giroksid ionlari yoki suv molekulalari oksidlanadi:

Anod(-) 2H₂O-4e 4e®O₂+ 4H⁺

Eritmada ftor anionlari bor bo’lganda ham, ularning o’rniga suv molekulalarining oksidlanishi kuzatiladi va shuning uchun ham suvdagi eritmalardan erkin ftor ajratib olib bo’lmaydi.

Elektroliz jarayonida eriydigan elektrod ishlatilgan bo’lsa, bunday elektrodlar qatoriga mis, kumush,rux, kadmiy, nikel,xrom olinganida , ana shu anod sifatida olingan metallarning oksidlanishi ya’ni anod metallining erishi kuzatiladi:

Anod(+) Zn^o -2e  Zn²⁺

Eritmalarda elektroliz jarayoniga misollar ko’ramiz. Masalan, osh tuzining suvdagi eritmasini olaylik. Osh tuzining eritmasi elektroliz qilinsa katodda vodorod gazi, anodda xlor gazi ajralib chiqadi, eritmada esa natriy gidroksid qoladi.

NaCl«Na⁺+Cl^- Katod(-) 2H₂O+2e®H₂^o+2OH^- 1 qaytarilish

H₂O«H⁺+OH^- Anod (+) 2Cl^--2e®Cl₂⁰ 1 oksidlanish

Elektrolizning umumiy tenglamasi: 2NaCl+2H₂O=H₂+Cl₂+2NaOH

Agar FeCl₂ ning suvdagi eritmasi elektrolizi olinsa:

FeCl₂«Fe²⁺+2Cl^- Katod(-) Fe²⁺+2e®Fe^o qaytarilish

H₂O«H⁺+OH^- 2H₂O -4e®O₂ +4H⁺ qaytarilish

Anod(+) 2Cl^--2e®Cl₂⁰ oksidlanish

2FeCl₂+2H₂O=Fe^o+H₂^o+2Cl₂^o+Fe(OH)₂

Agar elektroliz mis(II) xlorodning suvdagi eritmasida amalga oshirilsa, eritma elektrolizi xuddi suyuqlanmaga o’xshab ketadi va ham Cu va ham Cl₂ ajraladi:

CuCl₂«Cu²⁺+2Cl^- Katod(-) Cu²⁺+2e®Cu^o qaytarilish

H₂O«H⁺+OH^- Anod(+) 2Cl^--2e®Cl₂^o oksidlanish

CuCl₂=Cu^o+Cl₂^o

Na₂SO₄, KNO₃, Ca(NO₃)₂ ,H₂SO₄, KOH, NaOH kabi moddalarning suvdagi eritmalari elektroliz qilinsa faqat suv parchalanib, vodorod va kislorod gaz holda ajralib chiqadi. Bu moddalarning o’zi esa eritmada saqlanib qoladi, ular eritmaning elektr o’tkazuvchanligini oshirib elektroliz jarayonini tezlashtiradi va eritmaning konsentratsiyasi ortishi kuzatiladi.

Rux sulfat eritmasining elektrolizi tenglamasi:

Katod(-) Zn²⁺+2H₂O+4e H₂+Zn^o+2OH^-

Anod(+) 2H₂O -4e  O₂+4H⁺

ZnSO₄+2H₂O= H₂+Zn+O₂+H₂SO₄

Mis(II) sulfat eritmasining elektrolizi:

Katod(-) Cu²⁺+2e Cu^o

Anod(+) 2H₂O -4e O₂+4H⁺

2CuSO₄+2H₂O=2Cu+O₂+2H₂SO₄

Elektrolizning miqdoriy qonunlari. Elektrolizning miqdoriy qonunlari M.Faradey formulalarida o’z ifodasini topgan.

Faradeyning I qonuni. Elektroliz natijasida elektrodda ajralib chiqqan moddalar massasi eklektrolit eritmasi orqali o’tgan elektr tokining miqdoriga to’g’ri proportsionaldir. m=k_*Q

m-elektrolizda ajralib chiqqan moddaning massasi; Q- tokning miqdori; k- proportsionallik koeffitsienti bo’lib, moddaning kimyoviy ekvivalenti deyiladi.

Faradeyning II qonuni. Agar turli elektrolit eritmalaridan bir xil miqdorda elektr toki o’tkazilsa elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning miqdori ularning kimyoviy ekvivalentiga to’g’ri proportsional bo’ladi.

m=I_*E_*t/F

m-elektrolizda ajralgan modda miqdori, g; I- amperlarda o’lchangan tok kuchi; E- elektrolizda ajralgan moddaning kimyoviy ekvivalenti;

E=A/v; Kimyoviy ekvivalent element atom massasini valentlikka bo’lgan nisbati orqali topiladi.

F- faradey soni bo’lib, uning son qiymati 96500 Kl ga teng.

Har qanday moddaning bir ekvivalent miqdorini olish uchun eritma va suyuqlanmadan bir xil miqdorda elektr miqdorini ya’ni 96500 Kl elektr miqdorini o’tkazish kerak.

Elektrolizning amaliy ahamiyati. Elektroliz jarayoni Na, K, Ca, Ba, Mg, Al kabi anchagina aktiv metallarni olishning usullaridan biri hisoblanadi.

Metallmaslarning eng faoli bo’lgan ftor faqat ftoridlarning suyuqlanmalarini elektroliz qilib olinadi.

Elektroliz metallarning yuzalarini metallar qatlami bilan qoplashda ham keng qo’llaniladi. Bunda metallarning yuzasiga Ni, Cr, Ag, Cu qoplanadi.

Metallar yuzasini ko’rinishi chiroyli bo’lgan va himoya metall qatlamlari bilan qoplash galvanostegiya deyiladi. Metallar yuzasini shu tariqa xromlash, qalaylash, nikellash va mislash mumkin.

Tipografik, fotonusxalar olish maqsadida qavariq yuzalardan qoplamalar olish va ularni ketyinchalik ko’paytirish galvanoplastika deyiladi.