Дәріс №1 Атом-молекулалық ілім негізі
Мысалы, H2SO4 әлсіз тотықсыздандырғыш әсерінен SO2-ге (S+6→ S+4), ал күшті тотықсыздандырғыш әсерінен H2S-ке (S+6→ S-2) айналады
жүктеу/скачать 168,35 Kb.
|
1869614765235 Лекция ядр. физ. 2
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәріс №9 Гальвани элементтері . Электролиз.
| Мысалы, H2SO4 әлсіз тотықсыздандырғыш әсерінен SO2-ге (S+6→ S+4), ал күшті тотықсыздандырғыш әсерінен H2S-ке (S+6→ S-2) айналады.
3) Берілген ортада (қышқыл, сілтілі және бейтарап) тотыққан және тотықсызданған элементтер қандай қосылыс күйінде болатынын анықтайды. Мысалы, Fe+3 қышқыл ортада Fe(III) тұзы күйінде, ал сілтілі ортада Fe(OH)3 күйінде болады. Дәріс №9 Гальвани элементтері. Электролиз. Дәрістің мақсаты: электролиттің ерітіндісі мен балқымасының электролизі кезіндегі электродтарда жүретін процестерді үйрену, Фарадей заңдарымен танысу, коррозияның түрлері мен одан қорғау әдістерін білу. Электролит балқымасы. Электролит кезіндегі катод пен анод. Коррозияның түрлері. Электролит балқымасында немесе ерітіндісінде әр аттас иондар хаосты қозғалыста болады. Егер осындай балқымаға немесе ерітіндіге электродтар батырып оларды тұрақты тоқ көзіне қосса катиондар катодқа, ал иондар – анодқа қарай жылжи бастайды. Электролит балқымасы немесе ерітіндісі арқылы электр тоғы өткен кезде электродтарда жүретін тотығу-тотықсыздану процесін электролиз дейді. Электролиз кезінде электр энергиясы химиялық реакцияның энергиясына, атап айтқанда тотығу және тотықсыздану энергиясына айналады. Электролиз кезінде катод – тотықсыздандырғыш, ол катиондарға электрондар береді. Ал анод – тотықтырғыш, өйткені ол атомдардан электрондарды алады. Электролиз кезіндегі электродтық процестерге және оның жүруіне электролизденетін заттың құрамы, еріткіш, электрод материалы және электролиз жағдайы әсер етеді. Электролиттердің балқымаларының электролизі. CuCl2 – балқыған кезде молекулалар иондарға ыдырайды және олар сәйкес электродтарға қарай қозғалады: анодқа және катодқа. CuCl2 → Cu2+ + 2Cl . Катодта таза мыс бөлінеді: Cu2+ +2ē → Cu0 тотықтырғыш, тотықсыздану процесі. Анодта газ тәрізді таза хлор бөлінеді: 2Cl –2ē → Cl тотықсыздандырғыш, тотығу процесі. Электролиттер ерітіндісіндегі электролиз – күрделі процесс, өйткені электролиттерден басқа мұнда су молекулалары бар. Электролиз процесінде қатыспайтын, инертті электродтардың бетін қарастырайық (графит, көмір, платина). Катодта келесі реакциялардың жүруі мүмкін: 1) Электродтық потенциал аз мөлшерлі металдар катионы (Li+-ден Al3+ қоса алғанда) катодта қалпына келмейді, олардың орнына судың молекулалары қалпына келеді және катодта газ тәрізді сутек пайда болады: 2Н2О +2ē → Н ↑ + 2ОН . 2) Стандартты электродтық потенциалы алюминийден сутекке дейін орналасқан металдар катиондары электролиз кезінде су молекулаларымен бірге қалпына келеді: Меn+ +nē → Me0, 2H2O +2ē → H ↑ + 2OH . 3) Стандартты электродтық потенциалы сутектен жоғары (Cu2+-ден Au3+-ке дейін) болатын металдар катиондары толығымен қалпына келеді Mеn+ +nē → Me0. Анодта өтетін реакциялар сипаттамасы су молекулаларының бар болуынан және анод жасаған затқа тәуелді болады. Электролиз кезінде ерімейтін анодтар электрондарды сыртқы ортаға жібермейді, электрондарды аниондар мен су молекулалары тотығу кезінде жібереді. Оттексіз қышқылдар аниондары өте жылдам тотығады 2Cl –2ē → Cl . Егер ерітіндіде оттекті қышқыл болса (мысалы SO , CO , PO ), онда анодта иондар емес, су молекулалары тотығады 2Н2О –4ē → О ↑ + 4Н+. Еритін анод жағдайында анод сыртқы ортаға өз электрондарын жібереді. Сол кезде оның иондары ерітіндіге кетеді де, анод ыдырайды Ме0 –nē → Men+. Цинк сульфаты ерітіндісі мен инертті электродтар электролизі. E = –0,76 B, сонда катодты металдың катионы мен су молекулалары қалпына келеді. Анодта оттегі бөлінеді, өйткені сульфат-ион электродта өзгермейді: Катод: Zn2+ +2ē = Zn, 2H2O +2ē = H2↑ + 2OH . Aнод: 2Н2О –4ē = О2↑ + 4Н+, Zn2+ + 2H2O = Zn + H2↑ + O2↑ + 2H+, немесе молекулалық түрде: ZnSO4 + 2H2O = Zn + H2↑ + O2↑ + H2SO4. Электролит арқылы өткен электр тоғы мен электролиз кезінде бөлініп шыққан заттың арасында байланыс бар, бұл Фарадейдің екі заңымен түсіндіріледі. Фарадейдің І заңы – электролиз кезінде электродта бөлініп шыққан заттың массасы, электролит ерітіндісі арқылы өткен электр тоғына тура пропорционал: немесе . m – электродта бөлінген заттың массасы, г; E – электрохимиялық эквивалент, ол электролит арқылы бір кулон тоқ өткенде түзілетін заттың массасы, г; Q – ток күші (I) мен уақыттың (t) көбейтіндісіне тең электр мөлшері. Фарадейдің ІІ заңы – электролиз кезіндегі бірдей электр тоғы әртүрлі заттардың бірдей эквиваленттік массасын бөліп шығарады: . Мұндағы Э – заттың химиялық эквиваленті. Фарадейдің екі заңын біріктіріп мынадай теңдеумен көрсетуге болады: . Коррозия және металдарды коррозиядан қорғау Коррозия – қоршаған ортаның әсерінен өз бетімен металдардың бұзылуын айтады. Темірдің ауада тот басуы, үлкен температурада тот басуы, қышқылда темірдің еруі – коррозияның мысалдары. Коррозия кезінде металдардың құнды қасиеттері жоғалады, яғни олардың майысуы және қаттылығы, бөлшектердің өлшемдері өзгереді. Коррозияның зардабынан барлық металдардың үштен бір бөлігі техникалық пайдаланудан сол үшін шығындалады. Коррозия дегеніміз – металдық түрден ионды түрге өту. Өту механизміне байланысты химиялық және электрохимиялық коррозия болып бөлінеді. Химиялық коррозия – металдардың электр тогын өткізбейтін газдармен (CO2; H2S; O2; SO2; галогендер) әрекеттесуін айтамыз. Оған электролитсіз үлкен температурадағы газдық коррозия жатады. Коррозияның нәтижесінде оксидтер, хлоридтер, сульфидтер түзіледі: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3; 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3; 4Ag + O2 + H2S → 2Ag2S + 2H2O. Электр тоғын өткізбейтін сұйықтармен коррозиясы. Оларға бензол, спирт, хлороформ, бензин т.б. жатады. Электрохимиялық коррозия кезінде гальваникалық элемент, яғни коррозия пайда болады. Металдар өзара механикалық байланыста болғандықтан сыртқы шынжыр әрдайым тұйық болады. Атмосфералық жағдайда электролиттің орнын су қабаты орындайды, өйткені онда электр тоғын өткізетін ұсақ бөлшектер бар. Металдың өзі және онда орналасқан қосындылар өздері электрод қызметін атқарады. Сонымен электрохимиялық коррозия кезінде электрондар ағыны белсенділігі күшті металдан, белсенділігі төменіне бағытталады, белсенділігі күшті металл тотығады. Тотықтырғыш ретінде электрохимиялық коррозияда келесі молекулалар мен иондар болады: О2, Сl2, SO2, NO2, NaCl, H+, Fe3+, NO иондары. Кернеу қатарынан неғұрлым алыс орналасқан металдың коррозия жылдамдығы тез жүреді. Анодта металдың тотығуы және еру процестері жүреді: (−)А: Me0 –nē → Men+. Қышқылдық ортада металдың бетінде сутек бөлінеді (сутектік деполяризация): (+)К: 2Н+ +2ē = Н2↑, ал бейтарап немесе сілтілік ортада белсенділігі төмендеу металда молекулалық оттектің тотықсыздануы жүреді (оттектік деполяризация), нәтижесінде гидроксид-иондар түзіледі; (+)К: О2↑ + 2Н2О +4ē = 4OH−. Температура артқан сайын коррозия жылдамдай түседі. Металдарды коррозиядан қорғаудың әр түрлі тәсілдері бар. Ортаның құрамын өзгерту. Металдардан жасалған заттардың коррозиялануын суда немесе тұздарда еріген оттегі тездетеді, сондықтан олардың құрамындағы оттегіні азайту керек. Қышқылмен жанасатын металдардың коррозиясын баяулату үшін оларға ингибиторлар деп аталатын заттар қосады. Ингибитор қосылған қышқыл металға әсер етпейді, бірақ оның оксидтерін, карбонаттарын жақсы ерітеді. Қорғаныш жабындары. Егер сыртқы жабынды металл белсенді болып, ал қорғалатын металдың белсенділігі төмен болса, онда коррозия кезінде сыртқы металл анод қызметін атқарады, сондықтан мұндай қаптауды анодтық жабын дейді. Бір металды басқа бір белсенділігі төмен металмен қаптауды қатодтық жабын дейді. Электрохимиялық қорғау. Бұл әдіспен металдан жасалған бұйымды коррозиядан қорғау үшін оны тұрақты тоқ көзінің катодымен жалғайды. Осының нәтижесінде қорғалатын заттың өзі катод қызметін атқарады, анодпен жалғанған металл кесектері бүлінеді, ал катод - қорғалатын металл сақталып қалады. Коррозияға төзімді құймалар қолдану. Коррозияға төзімді құймаларды басқа металдардың немесе бейметалдардың белгілі бір мөлшерін қосу арқылы дайындайды. Легирлеу – құйманың құрамына металдың пассивациясын қоздыру үшін компоненттерді енгізеді (Cr, Ni, W және т.б.). Нәтижесінде құйманы коррозиядан қорғайтын реакция өнімдері түзіледі. Протекторлық қорғау – металды электрохимиялық жолмен қорғау. Ол үшін арнаулы анод қолданылады – ол коррозиядан қорғалатын металға қарағанда потенциалы төмендеу металдан жасалады. Сонда протектор қорғалатын металмен байланыстырғанда, анодтың ролін орындайды, ал қорғалатын металл – катод болады. Көптен келе жатқан және арзан әдіс – металдарды лактау және сырлау арқылы коррозиядан қорғау. Сонымен бірге металдарды эмальдармен, битуммен, резеңкемен, каучукпен қаптау арқылы коррозиядан қорғау кеңінен қолданылады. жүктеу/скачать 168,35 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|