«Химиялық технология» пәні бойынша дәрістер №1. Дәріс. Жалпы химиялық технологияның теориялық негіздері Мақсаты
Күйдіргіш натр және хлорды электро химиялық әдіспен өңдеу
жүктеу/скачать 1,33 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Электролиз заңдары
| Күйдіргіш натр және хлорды электро химиялық әдіспен өңдеу.
Тұрақты электр тогының қатысуымен өндірілетін заттар өндірісін электрохимиялық әдістер деп атайды Электрохимиялық процестер электролиттерді электролиздеуге негізделген. Электролиз дегеніміз еріген немесе балқыған күйдегі электролиттерден электр тогы өткен кезде жүретін тотығу-тотықсыздану процесі. Бұл процесте электроэнергия химиялық энергияға айналады. Егер электролиттің судағы ертіндісіне тұрақты ток көзімен жалғасқан электродтар орналасса, онда ертіндідегі иондардың тәртіпсіз қозғалысы белгілі бір бағытқа ие болады, катиондар катодқа, аниондар анодқа барып зарядтарынан айырылады – зарядсызданады. Яғни катиондар катодтан электрондар алып, аниондар анодқа артық электрондарын беріп нейтрал күйге ауысады. Зарядсызданған атомдар не атомдар тобы ерітіндіден бөлініп шығады немесе өзара әрекеттесіп, электролиздің екінші өнімі деп аталатын заттар түзеді. Ең оңай зарядсызданатын металдар кернеу қатарының соңына орналасқан, қиын зарядсызданатын металдар, кернеу қатарының басына орналасады. Іс жүзінде сутектің оң жағындағы активсіз металдардың катоиндарын зарядсыздандыру сутек катионын зарядсыздандырудан оңай болғандықтан, электролиз кезінде катодта әдетте мыс, сынап т. б. металдар оңай бөлініп шығады. Анодта өтетін процесс әрі электролитке, әрі анод материалына тікелей тәуелді. Ерігіш анод және ерімейтін анод болып екі түрге бөлінеді. Ерігіш анодтар – электролиз кезінде тотығып катиондар түзеді. Ерімейтін анодтар- әдетте алтыннан, платинадан, графиттен жасалынады, оның бетінде қышқыл қалдығының ионы немесе гидроксил ионы тотығады. Электролиз заңдары Ағылшын ғалымы М.Фарадей электролиздің екі заңын ашты: 1. Электролиз кезінде бөлінетін заттардың мөлшері электролиттен өткен ток мөлшеріне тура пропорционал. 2. Кез келген заттың бір эквивалентін электролиздеп бөліп алу үшін ток мөлшері бірдей 96 500 кулон (а-сек) жұмсау қажет. М. Фарадей заңдарының теңдеуі. m Э I F Э q 96500 Мұндағы: m- электродта бөлінген зат массасы; Э- заттың 1 г- экв. массасы, г; F- 96500 кулон, Фарадей саны, яғни тұрақтысы; І-ток күші, а; τ-электролиздеу уақыты, сек; q- ток күші І мен уақытқа τ тәуелді кулон (а-сек) саны. OH CI Э Формуладағы F шамасы электродтан 1 кулон ток өткенде бөлінетін элементтің немесе радикал (топтың) массасының мөлшері. Бұл шама электрохимиялық эквивалент деп аталады. Электролиз процесінің еркін жүруіне қажетті кернеу мөлшері ыдырау потенциалы немесе кернеуі деп аталынады, Е ЫД ., вольтпен өлшенеді. Демек, гальвани элементі тудыратын потенциалдан, электролиздеуге берілетін кернеу артпайынша электролиз процесін айтарлықтай дәрежеде жүргізу мүмкін емес. Іс жүзінде ыдырау кернеуі гальвани элементінің ЭҚК-нен қашанда жоғары болады. Олардың айырмасы Е=Е ЫД - Е асқын кернеудің мөлшеріне сәйкес келеді. Асқын кернеудің шамасына әр түрлі жағдайлар әсер етеді: электродтың материалы, электрод бетінің тегістігі, ток тығыздығы, ерітіндінің концентрациясы мен температурасы, электрод құрамы т.с.с. Электрохимиялық әдістердің химиялық әдістерден артықшылығы көп. Бір қондырғыда бірнеше қажетті заттар алуға болады, алынған заттардың тазалығы өте жоғары, кейде химиялық әдістермен алынбайтын заттарды өндіруге болады. Сонымен қатар, шикізат пен энергияны шығынсыз толық жұмсайды. Химиялық өнеркәсіптерде электрохимиялық әдістермен хлор, сутек, оттек, сілтілер, тотықтырғыштар, кейбір органикалық заттар өндіріледі. Электрохимиялық әдістердің металлургияда алатын орны ерекше, әсіресе: мыс, мырыш, алюминий, натрий және т.б. металдарды өндіруде қолданады. Электрохимиялық әдістердің кемшілігі – құны тым жоғары электр энергиясы көп мөлшерде жұмсалынады. Электролиз процесін іс жүзінде жүргізуге қажет кернеу мына формуламен анықталады: Viж Та тк КОН а К I R Мұндағы: Viж - электролиттік ваннадағы кернеу мөлшері, в; Та; ТК - анод және катодтың тепе-теңдік потенциалдары, в; КОН - концентрациялық поляризация , в; а; К - анод және катодтың асқын кернеулері, в; I R - Ом кедергісінің қосындысы, в; I - ток күші, а., R- кедергі, Ом. жүктеу/скачать 1,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|