Metallurgiya va kimyoviy texnologiyalar

Elektrolizning miqdoriy qonunlari .Eelektrolizning miqdoriy qonunlari M. Faradey formulalarida o’z ifodasini topgan .
Faradeyning I qonuni . Elektroliz natijasida elektrodda ajralib chiqqan moddalar masasi eklektrolit eritmasi orqali o’tgan elektr tokining miqdoriga to’g’ri pirporsionaldir: m=k*Q
m- elektrolizda ajralib chiqqan moddaning massasi ; Q-tokning miqdori ; k-proporsionallik koeffitsiyenti bo’lib , moddaning kimyoviy ekvivalent deyiladi.
Faradeyning II qonuni. Agar turli elektrolit eritmalaridan bir xil miqdorda elektr toki o’tkazilsa , ekektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning miqdori ularning kimyoviy ekvivalentiga to’g’ri proporsional bo’ladi : m=I*E*t/F M-elektrolizda ajralgan modda miqdori , I-amperlarda o’lchangan tok kuchi ; E-elektrolizda ajralgan moddaning kimyoviy ekvivalenti.
E=A/v. [2 ;227- b ]
Kimyoviy ekvivalent element atom massasini valentlikka bo’lgan nisbati orqali topiladi. F – faraday soni bo’lib ,uning son qiymati 96500 Kl ga teng.
Har qandey moddaning bir ekvivlent 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 fitoridlarning suyuqlanmalarini elktroliz qilib olinadi. Elektroliz metallarning yuzalarini metallar qatlami bilan qoplashda ham keng qo’lanadi. Bunda metallarining yuzasiga Ni, Cr, Ag, Cu qoplanadi . Metallar yuzasini ko’rishi chiroyli bo’lgan va himoya metall qatlamlari bilan qoplash galvanostegiya deyiladi. Metallar yuzasini shu tariqa xromlash , qalaylash , nikellash va mislash mumkin .Tipografik ,fotonsxalar olish maqsadida qavariq yuzalardan qoplamalar olish va ularni keyinchalik galvanoplastinka deyiladi. [8; 228- b ]
Elektroliz qonunlari . Elektroliz - eritmalar yoki elektrolit eritmasi orqali elektr toki oʻtganda elektrodlarda sodir boʻladigan fizik-kimyoviy jarayonlar shu nom ostida birlashadi. Musbat va manfiy elektrodlarda boʻladigan jarayonlar mexanizmi turlichadir. Anodda ionlar atom yoki molekulalar elektronlarini bergani uchun unda elektrokimyoviy oksidlanish reaksiyasi sodir boʻladi. Aksincha, katoddagi turli zarralarga elektronlar kelib qoʻshiladi va bu yerda sodir boʻladigan reaksiyalar, elektrokimyoviy tiklanish reaksiyalari boʻladi. Elektroliz 1833-1834 yillarda ingliz olimi M.Faradey ochgan qonunlarga boʻysunadi. Faradeyning birinchi qonuni shunday ta'riflanadi: elektrodda ajralib chiqadigan modda miqdori M elektrolitdan oʻtgan elektr zaryadi miqdoiri q ga toʻgʻri proporsional: M=kq. Proporsional koeffitsienti k son jihatdan elektrolitdan elektr zaryadi birligi oʻtganda ajralib chiqadigan modda massasiga teng va unga moddaning elektrokimyoviy ekvivalenti deyiladi. Elektrolitdan t vaqt oraligʻida I oʻzgarmas tok oʻtganda q=I•t va M=k•I•t boʻladi. Elektrolizni amalga oshirish uchun oʻzgarmas tok manbaidan foydalinadi. Elektrodlar ikki xil boʻladi: 1) Erimaydigan 3 ularga garafit, platina, oltin kiradi (Erimaydigan elektrodlar kimyoviy jarayonda ishtirok etmaydi, ular faqat elektron oʻtkazgich vazifasini oʻtaydi.);
2) eriydigan elektrodlar jumlasiga yuqorida koʻrsatilgan metallardan boshqa hamma metall elektrodlar kiradi. Bu elektrodlar elektrolizda anod sifatida kullanilganda eritmaga uz ionlarini berib, erib ketadi. Eruvchan anod elektroddan foydalanib toza metall olinadi. Bunda elektroliz jarayoni tozalanayotgan metall toʻzining eritmasida olib borilishi kerak. Sanoatda tuzlarning eritmalarini elektroliz qilib mis, rux, kadmiy, nikelgʻ, kobalgʻt, marganec va boshqa metallar olinadi. Bu metod yordamida bir metall boshqa metall bilan koplanadi. Bu metod galvanostegiya deyiladi. Katod elektrodda elektrolitning musbat zaryadlangan ionlari elektron qabul qilib zaryadsizlanadi. Qaysi ion oldin zaryadsizlanishi metall kuchlanishlar qatorida vodorodga nisbatan joylanishiga, uning koncentratsiyaga va ayrim xollarda elektrod potencialiga bogʻliq boʻladi. Bir xil sharoitda noaktiv metallar ionlari, ya’ni kuchlanishlar qatorida vodoroddan keyin (ungda) joylashgan metall oson zaryadsizlanadi, ba’zan chapdagi metall ionlari oson zaryadsizlanadi.suvdagi eritmalarda kuchlanishlar qatoridagi alyuminiygacha boʻlgan aktiv metallar ionga qaytarilmaydi. Anodda elektrolit anionlariadn faqat kislorodsiz kislota koldiklari :Cl-, Br-, J-, F-, S2-, Cn- va xokazolar zaryadsizlanadi.Kislorodli kislota koldiklari (N0-3, S0₂- 4, P0₂-4, C0₂-3,CH₃C₀-0- va xokazo) urniga suvning 0H- ionlarizaryadsizlanadi. Masalan, osh tuzi eritmasi elektroliz kilinganida katodda vodorod, anodda xlor ajralib chiqadi. Kaliy sulfat eritmasi elektroliz kilinganda esa katodda vodorod, anodda kislorod ajralib chiqadi. Dissotsilanish sxemasi quyidagi : K₂SO₄=2K++SO₂ -4 H₂O=H+ +OH tartibda yoziladi. Elektroliz sxemasi quyidagicha boʻladi:
Katodda 2H++2e-þH₂O qaytarilish jarayoni muhit ishqoriy Anodda 4OH4-4e=O₂+2H₂O oksidlanish jarayoni muhit kislotali . [3 ;225-228b]