Eritma va suyuqlanmada elektroliz

1-mavzu: Elektroliz jarayonlari. Metallar korroziyasi va uning oldini olish usullari.
Elektrolit moddalarning suyuqlanmalarini va suvdagi eritmalarini elektrolizi. Faradey qonunlari. Sanoatda elektroliz jarayonlarining qo‘llanilishi. Metallar korroziyasining turlari va xalq xo‘jaligi uchun keltiradigan zararlari
Eritma va suyuqlanmada elektroliz
Elektrolitning suyuqlanmasi yoki eritmasi orqali elektr toki o’tganda elektrodlarda sodir bo’ladigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni elektroliz deyiladi. Elektrolizning mohiyati elektr energiyasi hisobiga katodda qaytarilish va anodda oksidlanish reaksiyalarining amalga oshishidan iborat:

Elektrolizni o’tkazish uchun elektrodlar elektrolitning suyuqlanmasi yoki eritmasiga botiriladi va o’zgarmas tok manbaiga ulanadi.
Elektrolizni amalga oshirish uchun maxsus elektrolizyor yoki elektrolitik vanna deb nomlanadigan idish elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasi bilan to’ldiriladi va unga ikkita (tok o’tkazadigan) plastinka tushiriladi.
Elektrodlarning materiali elektrolitga va elektroliz mahsulotlariga nisbatan inert bo’lishi lozim.
Musbat qutbga ulangan elektrodga –anod, manfiy qutbga ulangan elektrodga –katod deyiladi.

Sulfat kislota va natriy gidroksid suyuqlanmalarining elektroliz sxemasi

Anodda anionlar elektronlarini beradi va neytral atomga yoki molekulalarga aylanadi:

Katodda kationlar elektronlar biriktirib olib, neytral atomlarga yoki molekulalarga aylanadi:

Elektronlarini berish jarayoni oksidlanish, qabul qilish jarayoni qaytarilish deb atalgani uchun eritmadan yoki suyuqlanmadan elektr toki o’tganda:
-anodda anionlarning ( yoki suv molekulasining oksidlanishi
-katodda kationlarning yoki suv molekulasining qaytarilish jarayoni sodir bo’ladi.
Suyuqlanmalarning elektrolizi eritmalar elektroliziga nisbatan oson boradi: elektrodlarda kuchlanish berilgan vaqtdan boshlab, elektrolitning suyuqlanishidan hosil bo’lgan ionlarning oksidlanish va qaytarilish jarayonlari boradi. Bu jarayonlar elektrod materiallariga va ionlarning tabiatiga bog’liq emas:

(k) Na⁺ + e^-→Na⁰ 1 4
(a) 4OH- 4e^-→O₂ + 2H₂O 4 1
2K₂SO_4(c) 4K + 2SO₃ + O₂
(k) K⁺+ e^- → K⁰ 1 4
(a) 2SO - 4e^- = 2SO₃ + O₂ 4 1
Agar suyuqlanmada har xil elektrolitlar ionlarining aralashmasi bo’lsa, u holda ularning elektrodlardagi zaryadsizlanish tartibi ayni sharoitda ularning elektrod potensiallari (E⁰) bilan aniqlanadi.
Anodda anionlar E₀ ortib borishi tartibida oksidlanadi, ya’ni anodda birinchi bo’lib elektrod potensiali eng kichik bo’lgan anion oksidlanadi.
KCℓ va KI suyuqlanmalari elektroliz qilinganda birinchi bo’lib KI elektrolizga uchraydi. Ya’ni birinchi bo’lib yod ioni, keyin esa xlor ioni oksidlanadi. Anionlarning E⁰ qiymati quyidagi qatorda chapdan o’ngga o’tganda kamayib borish tartibi
I^-, Br^-, S^2-, Cℓ^-, OH^-, NO , SO , PO , CO
Katodda kationlar elektrod potensiallarini E₀ kamayib borishi tartibida qaytariladi, ya’ni katodda birinchi bo’lib elektrod potensiali eng katta bo’lgan kation qaytariladi.
Masalan; elektroliz qilinayotgan eritma yoki suyuqlanma tarkibida ham Ag⁺, ham Cu⁺² ionlari bo’lsa, birinchi bo’lib Ag⁺, keyin esa Cu²⁺ ionlari qaytariladi.
AgCℓ va CuCℓ₂ suyuqlanmalarining elektrolizida katodda va anodda bo’ladigan jarayonlar ketma-ketligi quyidagicha:
2AgCℓ_(c) 2Ag + Cℓ₂
CuCℓ_{2 (c)} Cu + Cℓ₂
Katodda dastlab kumush ioni, keyin mis ioni qaytariladi.
(k) Ag⁺+ e^- → Ag⁰
Cu²⁺+ 2e^- → Cu⁰
(a) 2Cℓ^- - 2e^- → Cℓ
2AgNO_{3 (c)} 2Ag + 2NO₂ + O₂
(k) Ag⁺+ e^- → Ag⁰ 1 2
(a) 2NO -2e^- →2NO₂ + O₂ 2 1
Na₂S suyuqlanmasi elektroliz qilinganda katodda Na, anodda S ajralib chiqadi:
Na₂S _(c) 2Na + S
(k) Na⁺+ e^- → Na⁰ 1 2
(a) S^2- - 2e^- → S⁰ 2 1
Suyuqlanmalar elektrolizini imkon qadar past temperaturada olib borish kerak. Chunki yuqori temperaturada nitrat, karbonat tuzlari parchalanib ketadi.