Электролиз заңдары
1833 жылы ағылшын ғалымы М.Фарадей өткен электр мөлшері мен электродта бөлінетін, яғни жаңадан түзілетін өнімнің арасындағы тәуелділік заңдылықтарын ашты.
Фарадей заңдарын қазіргі кездегі терминологияны ескере отырып келесі түрде тұжырымдауға болады:
1) Электродтағы электрохимиялық түрленуге түскен заттың мөлшері өткен электр мөлшеріне тура пропорционалды. Электр мөлшерін q формула бойынша есептеуге болады:
q = I ּ τ, мұндағы І – ток күші (Ампер);
τ – ток өткен уақыт.
2) Электр саны тұрақты кездегі электродтағы әрекеттескен заттардың массасы бір-біріне олардың эквиваленттерінің молярлық массасы ретінде қатысады. Басқаша айтқанда, электродта 1 моль ионды разрядтау үшін ерітінді арқылы, қаншама берілген ионда электрлік заряд бар, соншама фарадейлік электр өткізу керек.
, мұндағы
- зат эквивалентінің молярлық массасы.
Электродта заттың бір моль эквиваленті түрленгенде ол арқылы 96500 Кл(26,8Аּсағат) өтеді. Бұл шаманы Фарадей тұрақтысы F деп атайды.
Фарадей – өзінде 1 моль электрондарды немесе 1 моль бір зарядты иондарды, яғни 6,02ּ1023 электрондарды немесе бір зарядты иондарды алып жүретін заряд.
F = NAּ = 6,02ּ1023ּ1,6ּ10-19 = 96500 Кл,
мұндағы = 1,6ּ10-19 Кл – электрон заряды.
Электролиз кезіндегі түзілген зат массасының уақыт пен ток күшінен тәуелділігі мына теңдеумен өрнектеледі:
Егер І · τ=1 Кл, онда - бұл шаманы электрохимиялық эквивалент деп атайды және де ол электролит арқылы 1 Кл электр өткенде катодта тотықсызданатын немесе анодта тотығатын заттың массасы түрінде болады.
Мысал. Ток күші 26,8 А бір сағат бойы мырыш сульфаты ерітіндісі арқылы жіберілгендегі электролиз тұсында катодта бөлінетін мырыш массасын анықтаңдар, егер де мырыштың ток бойынша шығымы 50% теңелсе.
Шешуі. Фарадей формуласы бойынша
ZnSО4-тегі мырыш эквивалентінің массалық үлесі 65,38 : 2 = 32,69 г
Сандық мәндерін Фарадей заңының теңдеуіне қойып мырыштың бөлінуге тиісті массасын анықтаймыз:
Мырыштың ток бойынша шығымы 50% болғандықтан, практикада катодта мырыш бөлінеді.
Электролиздің қолданылуы.
− таза металдардың алынуы;
металдарды тазарту (электрометаллургия);
гальваностегия (металдық қабатпен қаптау);
суды тұзсыздау (тұщылау);
электроосмос (суды әкету есебінен топырақты бекіту);
алюминийді және оның балқыламаларын анодтау;
әртүрлі химиялық заттарды алу (хлор, каустик соданың және т.б. өндірісі);
хемотроника (ақпараттың химиялық түрленушілерін жасау);
металдарды жемірілуден (коррозиядан) қорғау және т.б.
Электролизді әртүрлі бұйымдардың дәл көшірмесін алу үшін пайдалануын – гальванопластика дейді. Ол үшін затты балауызбен қаптап матрица (аналықты немесе дәл көшірмені) алады да оның бетін өте жұқа графитпен қаптайды (қаптаудың ең жұқа ұнтақты түрі), сонда мұндай қабат ток өткізгіш болады. Енді осы графитті катодты мыс сульфаты ерітіндісіне енгізіп, тұрақты токқа қосса электролиз жүреді, ондағы анод – мыс. Мұндайда мыс аноды ериді де графитті катодта ерітіндіден мыс бөлініп, оның беті дәл көшірмеге айналады. Бұл әдіспен баспа үшін – клише, бейне таспасы үшін – матрица және көптеген металданған заттар немесе бұйымдар әзірлейді.
Достарыңызбен бөлісу: |
