Elektrolizning tarifi va unga qo’llaniladigan asboblar reja

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.


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.
Agar elektrolitning suvdagi eritmasiga o'zgarmas tok manbaiga ulangan elektrod tushirilsa, eritmada tartibsiz harakatda bo'lgan ionlar bir tomonga yo'naladi: kationlar katodga, anionlar esa anodga tomon yo'naladi. Elektr toki manbaining ishlashi natijasida elektronlar anoddan katodga uzatiladi, shu sababli anodda elektronlar yetishmay qoladi, katodda esa ko'payib ketadi. Elektronlar katoddan musbat zaryadlangan ionlarga o'tadi va ularni neytral atomlarga aylantiriladi. Manfiy zaryadlangan ionlar anodga kelib unga o'z elektronlarini beradi va o'zi zaryadsizlanadi. Shunday qilib, elektrolizning mohiyati shundaki, katodda qaytarilish anodda esa oksidlanish jarayoni boradi.

Masalan, suyuqlantirilgan NaCl ning elektrolizi jarayonini ko'rib chiqamiz.

Agar NaCl suyuqlanmasi orqali elektr toki o'tkazilsa, suyuqlanmadagi Na^ va Cl^– ionlari tegishli elektrodlar tomon yo'naladi va ularda quyidagi jarayonlar sodir bo'ladi:

Suyuqlantirilgan NaCl ning elektrolizi umumiy tarzda quyidagi tenglama bilan ifodalanadi.

^ Suyuqlantirilgan elektrolitlarning elektrolizi bilan elektrolit eritmalarining elektrolizi bir-biridan farq qiladi.

Tuzlarning suvdagi eritmalarining elektrolizida eritmada tuz ionlaridan tashqari suvning dissosilanishidan hosil bo'lgan H^ va OH^– ionlarining hosil bo'lishi ham hisobga olinadi. Katod atrofida elektrolit va vodorod kationlari hamda anod atrofiga elektrolit va gidroksid ionlari to'planadi. Katod va anodda boradigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni ionlarning oksidlanish-qaytarilish potensiallari qiymatiga bog'liq.

^ Vodorod elektrodning potensiali E_o0 ga tengligini va lg[H^]-pH ekanligini hisobga olsak, E_o-0,059*pH bo'ladi.

Tuzlarning neytral eritmalari uchun pH7 ga tengligi uchun,

E_o-0,059*7-0,41v bo'ladi.

Agar elektrolit kationini hosil qiluvchi metallning elektrod potensiali – 0,41V dan katta bo'lsa, katodda metall emas, balki vodorod ajraladi. Agar metallning elektrod potensiali – 0,41V ga yaqin bo'lsa, katodda metall ham, vodorod ham birgalikda qaytariladi.

Kislotali eritmalardan vodorodni ajralib chiqishi vodorod ionlarining zaryadsizlanishi hisobiga boradi. Neytral va ishqoriy eritmalarda suv molekulalari qaytariladi:

Masalan: NaCl suvdagi eritmasini elektroliz qilinganda, suv molekulalari elektrolizga uchrashi hisobiga katodda Na o'rniga N2 qaytariladi. Umumiy tarzda quyidagicha:

Elektroliz jarayoni anod materialiga qarab, inert anod bilan bo’ladigan elektroliz va aktiv anod bilan bo’ladigan elektrolizga bo’linadi. Oksidlanmaydigan materialdan (grafit, platina) yasalgan anod inert anod, oksidlanadigan materialdan yasalgan anod aktiv anod deb yuritiladi.

Тuzlar eritmalarining elektrolizini misollar asosida kurib chiqamiz.

Foydalaniladigan adabiyotlar:
1. M.V. Ermolayev «Biologik kimyo»
2. G.S.Aripova «Biokimyo va biokimyo tekshirish usullari»
3. G.S.Aripova «Klinik va bioximik tekshirish usullari»
4. R. F. Sultonov «Biokimyodan amaliy mashg’ulotlar»