Metallurgiya va kimyoviy texnologiyalar

ISLOM KARIMOV NOMIDAGI
TOSHKENT DAVLAT TEXNIKA UNIVERSITETI
OLMALIQ FILIALI
“METALLURGIYA VA KIMYOVIY TEXNOLOGIYALAR”
FAKULTETI
“MATEMATIKA VA TABIIY-ILMIY FANLAR”
KAFEDRASI
“UMUMIY VA NOORGANIK KIMYO”
FANIDAN
MUSTAQIL ISH

GURUH: 1K-22 MET

BAJARDI: RO’ZIMURODOVA.J.
TEKSHIRDI: Dot. MIRZAXMEDOV R.M

Olmaliq-2023

Mavzu:Elektroliz qonuni.
Reja:
1. Elektiroliz haqida umumiy tushunchalar.
2.Elektirolizning sanoatda qo’llanilishi.
3.Fizikaviy va kimyoviy xossalari.
4.Iqtisodiy ahamiyati.
Xulosa:
Foydalanilgan adabiyotlar.

Elektroliz to’g’risida umumiy malumot.
Elektr energiyasi ta‘sirida sodir bo’ladigan oksidlanish – qaytarilish jarayonlari elektroliz deb ataladi. Aslida «Elektroliz» deganda elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasi orqali elektr oqimi o’tganida sodir bo’ladigan barcha jarayonlarni tushuniladi. Masalan, suyuqlantirilgan magniy xlorid orqali elektr oqimi o’tganida magniy kationlari elektr maydon ta‘sirida manfiy elektrod tomon harakat qiladi. Bu elektrodga yetishi bilanoq tashqi zanjirdan kelayotgan elektronlarga duch kelib, qaytariladi: Mg²⁺ + 2e^- → Mg. Xlor anionlari elektr maydoni ta‘sirida musbat elektrod tomon harakatlanadi: o’z elektronlarini musbat elektrodga berib oksidlanadi. Xlor ionlarining oksidlanishi asosan, elektrkimyoviy bosqichni, ya‘ni birlamchi jarayonni tashkil etadi. Uni 2Cl^- - 2e → 2Cl shaklida ifodalash mumkin. Bu jarayon natijasida hosil bo’lgan ikkita xlor atomlarining o’zaro birikib, xlor molekulasiga aylanishi esa ikkilamchi jarayondir: 2Cl → Cl₂ Ikkala elektrodda sodir bo’lgan jarayonlarning tenglamalarini bir – biriga qo’shish bilan, suyuqlantirilgan MgCl₂ elektrolizidagi oksidlanish – qaytarilish reaksiyasining yig’indi tenglamasiga ega bo’linadi: Mg²⁺ + Cl^- → Mg + Cl₂. Qaysi elektrodda qaytarilish sodir bo’lsa, uni xuddi galvanik elementlardagi kabi katod deb, qaysisida oksidlanish ro’y bersa, uni anod deb ataladi. Galvanik elementlardagiga teskari o’laroq, elektrolizdagi katod manfiy, anod musbat zaryadga ega bo’ladi. Buning sababi shundaki, elektrolizda boradigan jarayonlar galvanik element ishlashida sodir bo’ladigan jarayonlarga qarama – qarshidir.
Elektrolitlarning suvdagi eritmalarida sodir bo’ladigan katod jarayonlarni ko’zdan kechirishda birinchi navbatda vodorod ionlarining qaytarilish potentsialini nazarda tutish kerak. Bu potentsialning qiymati vodorod ionlar konsentratsiyasiga, binobarin, eritmadagi pH ga bog’liq: E = 0,059lg [H^-] yoki E = - 0,059 pH Neytral muhit uchun pH = 7; binobarin: E = - 0,059 · 7 = - 0,41в. Demak, agar elektrolit kationini tashkil qiluvchi metallning normal potentsiali – 0,41v dan ko’ra musbatroq bo’lsa, neytral eritmaning elektrolizida katodda ayni metall ajralib chiqadi. Bunday metallar kuchlanishlar qatorida vodorodga yaqin turadi (masalan qalay). Agar elektrolitni tashkil qilgan metallning elektrod potentsiali – 0,41v ga qaraganda ancha manfiy bo’lsa, katodda albatta vodorod ajralib chiqadi.
Faradey qonunlari Elektr energiyasi bilan kimyoviy jarayonlar orasida miqdoriy bog’lanish borligini dastlab (1836 yilda) ingliz olimi M. Faradey aniqlagan. Elektrolizning 1 – qonuni quyidagicha ta‘riflanadi: elektroliz vaqtida elektrodda ajralib chiqadigan moddaning og’irlik miqdori eritmadan o’tgan elektr miqdoriga to’g’ri proportsionaldir. Agar elektrodda ajralib chiqadigan moddaning og’irlik miqdoirini m bilan, elektr miqdorini Q bilan, tok kuchini bilan, vaqtni t bilan belgilansa, Faradeyning 1 – qonuni quyidagicha yoziladi: m J= К • Q = К • J • t bu yerda, K – ayni elementning elektr kimyoviy ekvivalenti, ya‘ni eritma orqali 1 kulon elektr o’tganda ajralib chiqadigan miqdori. Elektrolizning 2 – qonuni: agar bir necha elektrolit eritmasi orqali (ketma – ket ulangan holda) bir xil miqdorda elektr o’tkazilsa, elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning og’irlik miqdorlari o’sha moddalarning kimyoviy ekvivalentlariga proportsional bo’ladi.[ 1;1-9b]


Elektroliz - bu a ning o'tishi to'g'ridan-to'g'ri elektr toki orqali elektrolit da kimyoviy reaksiyalar ishlab chiqarish elektrodlar va parchalanish materiallar. Elektrolizga erishish uchun zarur bo'lgan asosiy komponentlar an elektrolit, elektrodlar va tashqi quvvat manbai. Bo'lib (masalan ion almashinadigan membrana yoki a tuz ko'prigi ) mahsulotlarni diffuziyani qarama-qarshi elektrod atrofida saqlamaslik uchun ixtiyoriydir. Elektrolit o'tkazuvchandir ionli kimyoviy modda tarkibida erkin ionlar va tashuvchilar mavjud elektr toki (masalan, ion o'tkazuvchisi polimer, eritma yoki suyuq ionli birikma). Agar ionlar qattiq bo'lgandek harakatlanmasa tuzlar, keyin elektroliz sodir bo'lmaydi. Suyuq elektrolit quyidagilar tomonidan ishlab chiqariladi.Elektroliz jarayoni elektr toki ta’sirida suyuqlanma yoki eritmada ketadigan oksidlanish –qaytarilish reaksiyalari elektiroliz deb ataladi. Elektroliz jarayoni suyuqlanma yoki eritmada amalga oshadi.Suyuqlanmalarda ekektroliz jarayonini belgilaydigan korsatgichlardan biri elektrodlardir. Agar tuzlarning suyuqlanmasiga biror inert modda, masalan, grafid,ko’mir yoki pilatina elektirod tushurilgan bo’lsa,shu suyuqlanmada oksidlanish – qaytarilish reaksiyasi sodir boladi. Suyuqlanmada ham Na⁺ va Cl^- ionlari hosil bo’lgani uchun katotda kationlar qaytarilsa,anodda anionlar oksidlanadi.
NaCl→Na⁺+Cl^- Katod (-) K⁺ +e→K⁰ 2 qaytarilish
Anod (+) 2Cl^—2e→Cl₂⁰ 1 oksidlanish
Elektirolizning umumiy tenlamasi : 2NaCl=2Na⁰+Cl₂⁰ . Agar elektroliz jarayonida ishqorlar suyuqlanmasi ishtirok etsa:KON↔Na⁺+OH^- Katod (-) K⁺+e→K⁰
Anod(+)4OH^—4e→O₂+2H₂O
Elektrolizning umumiy tenglamasi : 4KON=4K⁰+O₂⁰+2H₂O. Suyuqlanmalar elektrolizi natijasida juda faol bo’lgan metallarni va metalmaslarni olish mumkun bo’ladi. Suyuqlanmalar elektrolizida ishqoriy va ishqoriy yer metallari,aluminiy,ftor,xlor olinadi.Bu moddalarning birikmalari faqat yuqori haroratdagina elektirolizga uchraydi :
2NaF=2Na⁰+F₂⁰ 2KI=2K⁰+I₂ 2NaBr=2Na⁰+Br₂
2NaH=2Na⁰+H₂ Na₂S=2Na⁰+S⁰ 2Al₂O₃=4Al⁰+3O₂
4NaOH=4Na⁰+O₂⁰+2H₂O 2Ca(OH)₂=2Ca⁰+O₂+2H₂O
Eritmalar elektrolizi tuzlarning , kislota va asoslarning suvdagi eritmalari elektirolizda suv molekulalari ham ishtirok etganligi uchun bu jarayon ancha murakkabroq bo’ladi . Agar elektrolizda inert elektrodlar (ko’mir,grafit va pilatina) ishlatilsa katodda boradigan jarayonlar uchun quyidagi amallarga amal qilinadi. Agar eritmada mettallarning kuchlanishlar qatorida litiydan aluminiygacha 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 aluminiy va vodorad orasida joylashgan metallarning kationlari bor bo’lsa , u holda bir paytda o’zida ham metall ham vodorod kationlarining qaytarilishi kuzatiladi :
Katod (-) Zn²⁺+2H₂O+4e→Zn⁰+H₂+2OH^-
Agar eritmada metallarning kuchlanishlar qatorida vodoroddan keyin turgan metallar kationlari (Cu,Ag,Hg,Ag,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, pilatina olinishi mumkin . Anoddagi jarayonlar anionlari kislarodsiz kislotalardan iborat bo’lgan anionlar uchun shu
Ionlarning oksidlanishi hisobiga amalga oshadi. Bunday ionlar qatoriga Cl^- , Br^- , I^- , S^2-(ftor anionidan tashqari) ionlar kiradi.
Anod(+) 2I^-- 2e→I₂ 2Cl-2e→Cl₂
2Br^- -2e→Br₂ S^2-→S⁰
Agar eritmadagi anionlar kislorodli kislotalardan iborat bo’lsa (SO₄^2-,NO₃^-,ClO₄^-,MnO₄^2-,CO₃^2-, Cr₂O₇^2- va boshqalar) bu holda suvdagi gidroksid ionlari yoki suv molekulalari oksidlanadi:
Anod (-) 2H₂O-4e→O₂+4H⁺
Eritmada ftor anionlari bor bo’lganda ham, ularning o’rniga suv malekulalarining 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,xirom olinganida,anashu anod sifatida olingan metallarning oksidlanishi ,ya’ni anod metallarining erishi kuzatiladi:
Anod(+) Zn⁰-2e→Zn²⁺ Eritmalarda elektroliz jarayoniga misollar keltiramiz masalan , osh tuzidagi eritmasini oleylik .Osh tuzining eritmasi elektroliz qilinsa katodda vodord gazi anodda xilor ajralib chiqadi ,eritmada esa natriy gidroksit qoladi :
NaCl↔Na⁺+Cl^- katod (-) 2H₂O+2e→H₂⁰+2OH^- qaytarilish
H₂O↔H⁺+OH^- anod (+) 2Cl^--2e→Cl₂⁰ oksidlanish
Elektrolizni umumiy tenglamasi:
2NaCl+2H₂O=H₂+Cl₂+2NaOH
Agar FeCl₂ ning suvdagi eritmasi elektrolizi olinsa:
FeCl₂↔Fe²⁺+2Cl^- Katod(-) Fe²⁺+2e→Fe⁰ qaytarilish
H₂O↔H⁺+OH^- 2H₂O-4e→O₂+4H⁺ qaytarilish
Anod(+) 2Cl^—2e→Cl₂⁰ oksidlanish [8;226- b ]
2FeCl₂+2HO=Fe^o+H₂⁰+2Cl₂⁰+Fe(OH)₂
Agar elektroliz (II) xloridning suvdagi eritmasida amalga oshirilsa, eritma elektrolizi xuddi suyuqlanmaga o’xshab ketdi, ham Cu va ham Cl₂ ajraladi:
CuCl₂↔Cu²⁺+2Cl^- Katod (-) Cu²⁺+2e→Cu⁰ qaytarilish
H₂O↔H⁺+OH^- Anod (+) 2Cl^—2e→Cl₂⁰ oksidlanish
CuCl₂=Cu⁰+Cl₂⁰
Na₂SO_4, KNO_3, Ca(NO₃)₂, H₂SO_4, KON, 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 kuztiladi.
Rux sulfat eritmaning elektirolizi:
Katod(-) Zn²⁺2H₂O+4e→H₂+Zn⁰+2OH^-
Anod(+) 2H₂O-4e→O₂+O₂+4H⁺
ZnSO₄+2H₂O=H₂+Zn+O₂+H₂SO₄
Mis(II) sulfat eritmasining elektrolizi:
Katod(-) Cu²⁺2e→Cu⁰
Anod(+) 2H₂O-4e→O₂+4H⁺
2CuSO₄+2H₂O=2Cu+O₂+2H₂SO₄