Metallurgiya va kimyoviy texnologiyalar

Eruvchan anod (aktiv ) jarayoni.

Anionlar oksidlanmaydi. Metall anod atomlarining oksidlanishi boradi; Me^0- ne^- Me^+n. Me^+n kationlari eritmaga o’tadi.Anod massasi kamayadi.

Biror bir kimyoviy oksidlovchi Fanionini oksidlay olmaydi. Bu faqat ftoridlarning

suyuqlanmalari elektrolizidan olinadi.
2 F^—2e→F₂^-↑
Anodda anionlar bergan elektronlar soni, katodda kationlar qabul qilgan elektronlar soniga teng bo’ladi.Elektrolizda hamma miqdoriy hisoblar elektroliz sxemasi asosida tuzilgan malekulyar tenglama bo’yicha yoki Faradey qonuni tenglamasi bo’yicha hisoblanadi.
Elektroliz mavzusiga doir masalalarini yechish usullari.To’k kuchini aniqlash
1. Mis (II) sulfat eritmasining elektroliz qilinganda 30 daqiqa davomida 6.4 g mis ajralib chiqdi. Bunda qancha to’k kuchi bilan amalgam oshirilganini aniqlang? Yechish: Faradey qonuning fo’rmulasidan foydalangan holda to’k kuchini aniqlaymiz.
E*I*t m*F 6.4g*96500
M=-------------- dan I ni topamiz . I=----------=-----------------------=10.72A
F E*t 64/2*1800sek
Elektrolizga sarflangan vaqtni aniqlash:
2. Kaliy xlorid eritmasining 10 A to’k kuchi bilan elektroliz qilinganda 4 g vodorod ajralib chiqish uchun qancha vaqt elektroliz qilish kerak? Yechish: KCl eritmasining elektrolizi quyidagi jarayon sodir bo’ladi.
2KCl +2H₂O = 2KOH + Cl₂ + H₂
3. 15% li 1 l sulfat kislotaning (zichligi 1.15 g/ml) eritmasining konsentratsiyasini 3 marta ortirish uchun 5 A to’kni qancha vaqt davomida o’tkazish kerak?
yechish: H₂SO₄ ning elektrolizida katodda H₂, anodda O₂ ajralib chiqadi. Shuning uchun sulfat kislotaning massasi o’zgarmaydi. Faqat suvning massasi kamayib sulfat kislotaning massa ulushi ortib boradi. 2H₂O = 2H₂ + O₂ ko’rinishda bo’ladi. Sulfat kislotaning eritmasining massasini aniqlaymiz. m_eritma =p* v =1000ml *1.15g / ml =1150g Shu eritmada qancha massa kislota borligini aniqlaymiz. m_kislota =m_eritma *W =1150g *0.15 =172.5g H₂SO₄ bor. Konsentratsiyasini 3 marta oshirish degan bu massa ulushini 3 marta ko’payganidir. 15 % ·3=45 % ga yetkazishimiz kerak.Sulfat kislotaning massasi o’zgarmagani uchun shu massa 45 % gat eng bo’ladi.Massa ulushning fo’rmulasidan massa yangi eritmaning massasini aniqlaymiz.eritma
m_x m_kislota 172.5g
W_x =-------- m_eritma=---------=------------------=383.33g
m_eritma W²_kislota 0.45
eritma bo’lishi kerak. Boshlang’ich eritmadan qolishi kerak bo’lgan eritmani ayirsak, elektroliz bo’lgan suvning massasi kelib chiqadi. Faradey qonuni bo’yicha shuncha suvni elektroliz qilish uchun qancha vaqt 5 A to’kni o’tkazish kerakligini aniqlaymiz. Suvning ekvivalenti. E(suv)=18/2=9 m.a.b gat eng.
E*I*t m*F 766.67g* 96500
m=------------- dan t nianiqlaymiz. t=-----------=--------------------------=
F E*I 9*5A
=1644074sekund=456.7 soat
davomida to’k o’tkazish kerak ekan.[10.0 b:142-147-bet ].
“ELEKTROLIZ QONUNLARINING QO‘LLANILISHI”
0‘quv-tarbiyaviy jarayonning bilish samaradorligini va amaliyyo'nalganligini orttirish uchun bu jarayonni tashkil etishning seminar m ashg'ulotlar tarzidagi shaklidan foydalanish maqsadga muvofiq. Qo‘shni fanlar bo‘yicha darslarda olingan bilimlami tizimga solish va umumlashtirishga qo‘shni kurslaming asosiy tushunchalarini chuqurroq o‘rganishga, o ‘rgani!ayotgan hodisa va qonunlarni amalda qoMlanilishi haqidagi o‘quvchilar bilimini kengaytirishga, dunyoning ilmiy manzarasini shakllantirishga, shuningdek, o ‘tilganlami umumlashtiruvchi takrorlashga qaratilgan fanlararo seminarlarning qoMlanilishi keng imkoniyatlar yaratadi. Bunday seminarni tayyorlashda qo‘shni fan o‘qituvchilari qatnashadi. 0‘qituvchilaming har biri o ‘quvchilar oldindan o'qib chiqishlari uchun adabiyot ro‘yxatini tuzadi. Shu bilan blrgu ma'ruzalarga referatlar va axborotlar tayyorlash uchun udobiyot ko'rsatadi (kamida ikkita manba: ilmiy-ommabop risolalar ensiklopediya, jurnaidagi maqolalar va hokazo) va ulamikompleks seminami tashkil etuvchi o'qituvchi bilan kelishib oladi.Seminar 2 - 3 o‘quv soati davom etishi mumkin. 0‘quvchiIar o‘quv va ilmiy-ommabop adabiyot bilan mustaqii ishlashadi.Reja va m a’ruza tezislarini tuzishadi. Referatlar yozishadi yoki ma’ruzalarni muhokama qilishda ishtirok etishadi. Bunda bir fandan ikkinchisiga fanlararo tavsifdagi bilimlami umumlashtirish, turli o'quv fanlardagi o'shanday yoki unga yaqin tushunchalar, savollar, hodisalarni qiyosiy tahlil qilish ko'nikm a va malakalar shakllantiriladi.
Misol uchun elektrolizning ishlab chiqarishda va texnikada qoMlanilishi haqidagi masalani olaylik. Elektroliz fizika va kimyoda o'rganiladi. Uning amalda qolanilishi haqidagi masala ikkala o‘quv fani bo‘yicha IX sinfda o'rganiladi. 0 ‘quvchilar fizika darslarida eritmalarning ionli oMkazuvchanligi, Faradey qonunlari bilan tanishganlar. Kimyo darslarida esa eritmadan yoki qotishmadan o'zgarmas tok moddalarning aylanish jarayonlarini o'rganishgan.Fizika va kimyo darslarida fanlararo aloqalardan foydalanib, elektrolizning qoMlanilishi haqidagi masalani ajratib ko'rsatish mumkin. Fan-texnika taraqqiyoti uchun umumiy o 'rta talim maktabga zarur vayetarli ilmiy saviyagabirgalikdagi mashg'ulotlar jarayonidagina erishish mumkin. IX sinf fizika ya kimyo o'qituvchilari birgalikda o'tkazadigan “Elektrolizning texnikada va ishlab chiqarishda qoMlanilishi”nomli kompleks fanlararo seminami oMkazish texnologiyasini tavsiflaymiz. Seminar oMkazishdan oldin fizika va kimyo darslarida o'quvchilarga quyidagi seminar savollari beriladi:
1. Elektrolitik dissotsiatsiya, ionli va kovalent qutb bog’lanishli dissotsiatsiya mexanizmi. Suv molekulasining tuzilishi, uningelektrolitik dissotsiatsiyadagi ahamiyati.
2. Suvli eritmalar va elektrolitlar eritmalarining ionli oMkazuvchanligi.
3. Elektrolitlardan tok oMganda oksidlash-tiklash jarayonlari.
4. Elektrodlardagi ikkilamchi jarayonlar.
5. Elektroliz uchun Faradey qonunlari, ulaming fizik vakimyoviy ma’nosi.
6. Elektrolizning amalda qoMlanilishi: a) ishqor va ishqor-yer metallar olish; b) elektrolitik usul bilan xlor hosil qilish; c) o ‘tkir ishqorlar hosil qilish; d) suvning elektrokimyoviy ajralishi; e) elektrokimyoviy usul bilan alyuminiy hosil qilish (olish); f) misni aralashmalardan tozalash. Fizika va kimyo o‘qituvchilari birgalikda seminar rejasini tayyorlashadi, uning asosiy vazifalarini belgiiab olishadi. Masalan:
1. Elektrolitik dissotsiatsiya, oksidlash-tiklash jarayonlari, elektroliz uchun Faradey qonunlari masalalari bo‘yicha fizika va kimyo kurslarida o'rganilgan asosiy tushuncha va qonunlarni takrorlash va umumlashtirish.
2. Elektrolizning texnikada va ishlab chiqarishda amaliy qo’llanilishini o‘rganish.
3. Dialektik dunyoqarash asoslarini shakllantirish.
4. 0‘quvchilaming bilishga qiziqishlarini, asosiy materialni ajrata olish qobiliyatini, mantiqiy fikrlashini shakllantirish.
5. Metalldan foydalanishni tejash, metallarni korroziyadan himoya qilish zarurligi haqidagi materiallardan foydalanib, o‘quvchilarni g'oyaviy-siyosiy va iqtisodiy jihatdan tarbiyalashni davom ettirish. Fan-texnika rivoji uchun elektrokimyoning ahamiyatini ko‘rsatish.
6. Zamonaviy elektrokimyoviy ishlab chiqarish haqidagi,uning rivojida fanning ahamiyati haqidagi tasaw urlari asosida inson mehnat faoliyatining ijtimoiy ahamiyatini tushuntirishni shakllantirish.
7 .0‘quvchilami elektrokimyoviy sohadagi kasblarga yo'llashga yordam berish, ulami zavodning galvanik tsexini elektrokimyoviy ishlab chiqarish misolidatanishtirish.
8. Quyidagi umum uquv, ko‘nikma va malakalarni shakllantirishni davom ettirish: javobni rejalashtirish, berilgan mavzuga doir (|isi|ii axborot tayyorlash, umumlashtiruvchi jadvallar tayyorlash, kii/ntish natijalarini tushuntira olish.
Jihozlash:
“Elektrokimyoviy yoM bilan alyuminiy olish”, Elektrolizning xalq xo‘jaligida qoMlanilishiga oid plakatlar, ''Elektroliz va uning qoMlanilishi” kinofilm, “Aluminiy”, “Rudadan metall olish” diafilmlar, “Elektrokimyoviy sanoat” steni. Galvanoplastika uslubi bilan tayyorlangan mahsulot namunalari. Elektrolit: 4S0 ml suv, 25 g kristall holidagi mis sulfati. Sifat masalalarni echish uchun asboblar va jihozlar: ionlarning harakatini kuzatuvchi asbob, elektroliz uchun asbob; fenolfetalenli kaliy selitrasi eritmasi; suv solingan idish, ikkita mis elektrod,parafin. Mashg'ulotni olib boruvchi o'quvchilar bilan frontal suhbat o‘tkazadi. Suhbatdaquyidagilar takrorlanadi: ionli va qutb kovalent bogManishli birikmalar - kislotalar, ishqorlar, eruvchan tuzlar. elektrolit boMadi. Ular qutb eritkichlarida dissotsiatsiyalanishi mumkin. U eritkichning dielektrik singdiruvchanligiga bog'liq. Suv uchun dielektrik singdiruvchanlik 8 = 81. Bu qiymatni tus huntirish uchun Kulon qonunidan foydalaniladi va ionlarning suvda tortishishi vakuumdagidan 81 marta kuchsizroq ekanligi ko'rsatiladi. Ionli o'tkazuvchanlikda elektr toki o4ishi natijasida moddaning ko‘chishi aniqlashtiriladi. 0 ‘zgamias elektr toki o'tganda elektrodlarda ro‘y beradigan oksidlash-tiklash jarayoni sifatidagi elektrolizning mohiyati takrorlanadi. Kaltsiy ftoridi eritmasining elektrolizi misolida elektr tokining oksidlash va tiklash ta’siri kimyoviy moddalarning ta’siridan bir necha marta kuchli ekani ta’kidlanadi (shuning uchun uzoq vaqtgacha tuz eritmasi elektrolizdan foydalanguncha ftorni erkin holda hosil qila olishmagan edilar). K eyinm is(II)-sulfateritm asinielektrolizqilishbo‘yichao‘quvchilar eksperiment o‘tkazdilar va reaktsiyaning tegishli tenglamasi yozadilar. Elektroliz mahsulotlarining elektrodlar tayyorlangan materiallar bilan mumkin bo’adigan o‘zaro ta’sir reaktsiyalariga bog’liq elektrodlarda ikkilamchi jarayonlar bo’ishi mumkinligi haqida o'quvchilarga eslatiladi, tegishli misollar keltiriladi. 0 ‘quvchilar bilan suhbatdan keyin Faradey qonuni - elektrolizning miqdoriy qonuni eslatiladi. 0 ‘quvchilar elektrokimyoviy ekvivalentni fizikadan avvalroq bajarilgan laboratoriya ishida topgan edilar. Faradey qonunini modda tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasi asosida nazariy tarzda ham keltirib chiqarish mumkin. Oldindan tayyorgarlik ko‘rgan o’quvchi so’zga chiqqanda bu xulosa tavsiya etiladi.
1. m = m_cn N _l bunda: m_on - birinchi ionning massasi; N_i -elektrodga etgan ionlar soni.
2. m_d= —N_A , bunda; M - molyar massa; N_A - Avogadro soni.
3. N, bunda; q - elektrolit orqali o‘tgan zaryad, birinchi Ion zaryadi, q₀₁ - elementar zaryadning butun karralisi. Galvanoplastika va uning qo'llanilishi haqida elektrolizga oid kino va diafilmlardan epizod, galvanoplastika yordamida tayyorlangan mahsulot-namunalarini qarab chiqish tavsiya qilinadi. Elektrolizning qoilanilishida yangi yo'nalish – xemotronika haqida axborot tinglanadi. Tushuntirish davomida kino va diafilmlardan epizodlar namoyish qilib boriladi. Xonada o'rnatilgan “Elektrokimyoviy sanoat” nomli stendda quyidagi materiallarjoylashtiriladi. 1. Matn: O'zbekiston yangi texnologiya bilan qurollangan kuchli ko'p tarmoqli elektrokimyo sanoatiga ega. O'zbekistonda amaliy elektrokimyoning asosiy yo'nalishlari:
1. Galvanotexnika: galvonostegiya va galvanoplastika.
2. Gidroelektrometallurgiya yoki suvli eritmalami elektroliz uslubi bilan mis, rux, nikel, kobalt va boshqa metallar olish.
3. Qorishmalar elektrolizi yoki yuqori haroratda elektrolitik yo* I bilan alyuminiy, natriy, ftor va bir qator boshqa metallar olish.
4'. Metallar ajralmaydigan elektroliz bir qator birikmalarni organik va noorganik elektrosintez qilishni amalga oshirishga va vodorod, xlor kabi oddiy moddalar hosil qilishga imkon beradi.
5. Tokning kimyoviy manbalari.
6. Xemotronika - axborotni elektrokimyoviy almashtiruvchini yaratish bilan bog'liq yangi yo'nalish.
7. Metallarga anodli ishlov berish: elektrokimyoviy frezerlash,parmalash, jilolash.[5;10-19=b

]

Xulosa:
Men bu mustaqil ishni qila turib o’zimga yetarlicha xulosa chiqardim .Elektroliz bu elektr tasirida elektrolit eritmalarida yoki suyuqlanmalarda boradigan oksidlanish-qaytarilish jaroyonidir. Elektrolizni amalga oshirish uchun o‘zgarmas tok manbaidan foydalinadi. Elektrodlar ikki xil bo‘ladi: 1) Erimaydigan – ularga garafit, platina, oltin kiradi (Erimaydigan elektrodlar kimyoviy jarayonda ishtirok etmaydi, ular faqat elektron o‘tkazgich vazifasini o‘taydi ekan .); 2) eriydigan elektrodlar jumlasiga yuqorida ko‘rsatilgan metallardan boshqa hamma metall elektrodlar kiradi ekan . Bu elektrodlar elektrolizda anod sifatida kullanilganda eritmaga uz ionlarini berib, erib ketadi. Eruvchan anod elektroddan foydalanib toza metall olinadi. Bunda elektroliz jarayoni tozalanayotgan metall to‘zining eritmasida olib borilishi kerak. Sanoatda tuzlarning eritmalarini elektroliz qilib mis, rux, kadmiy, nikelg‘, kobalg‘t, 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 metal kuchlanishlar qatorida vodorodga nisbatan joylanishiga, uning koncentratsiyaga va ayrim xollarda elektrod potencialiga bog‘liq ekanligini bilib oldim.