Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Электролиздің техникада қолданылуы
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Гальвани элементтері.
| Электролиздің техникада қолданылуы. Электролиз техникада көптеген қолданыстар табады. Солардың бірнеше мысалын келтірейік. Жоғарыда айтылғандай, электролизді кенді балқытқан кезде алынатын металды бөгде қоспалардан арылту үшін пайдаланады. Электролиздің көмегімен балқытылған кеннен сумен реакцияға түсетін және судағы ертіндіден өз бетінше бөлінбейтін жеңіл металдарды алуға пайдаланады. Осындай тәсілмен алюминийді, натрийді, литийді және т.б. алады. Мырыш пен никелді электроэкстракциямен, яғни металды ертіндіден электролиздің көмегімен шығарып алады. Электролиз кезінде бөлініп шыққан атомдық оттегі өте күшті тотықтырғыш болып табылады. Оны түрліше дәрі-дәрмектерді жасаған кезде пайдаланады. Электролиздің көмегімен металдан жасалған заттарды ауада тотықпайтын басқа металдың жұқа қабатымен қаптауға болады. Мұндай қапталу тәсілі гальваностегия деп аталады. Оның мысалдары реттінде никелдеу мен хромдауды келтіруге болады. Гальваностегияны әсемдік заттарына күміс және алтын жалататын кездерде де пайдаланады.
Гальвани элементтері. Егер иондары бар ертіндіге металл пластинаны салсақ, онда металл мен ертіндінің арасында потенциалдар айырымы пайда болып, металл электрленеді. Енді, күкірт қышқылының судағы әлсіз ертіндісіне мырыш пластинаны салсақ, онда қандай процестер өтеді екен, соны қарастырайық. Мырыштың бетінде, оның кристалдық торын құрайтын оң иондар болатындықтан, ертіндіде пластинаның маңында теріс зарядталған SO4— иондар болады да, ал сутегі иондары әрі итеріліп тасталады. Мырыштың иондарының қышқыл қалдығының иондарына тартылуы Zn++ иондарының пластинаның бетінен ертіндіге өтуіне әкеледі. Oсы кезде пластина теріс зарядталып, ал ертінді оң зарядталады, яғни ертінді мен металл арасында потенциалдар айырымы пайда болады. Ертіндіге өткен мырыштың иондары бір мезгілде ертіндідегі SO4— иондарына да және теріс зарядталған пластинаға да тартылатын болғандықтан, олар пластинаның бетіне жуық жерде орналасады (3.22-сурет). Сөйтіп, мырыштың иондары және қышқылдың қалдығының иондары пластинаның бетіне жуық жерде зарядтардың қос қабатын түзеді. Егер пластина таза мырыштан жасалған болса, онда оның еруі тез арада тоқталады, пластинаның теріс заряды мен ертіндінің оң заряды бұған себеп болады. Тәжірибе көрсеткендей, ертінді мен металдың арасындағы потенциалдар айырымы металдың тегіне және ертіндінің тегіне тәуелді болады. Бұл дегеніміз егер осы ертіндіге түрліше металдардан жасалған пластиналарды салатын болсақ, онда олардың арасында потенциалдар айырымы пайда болып, олар тоқ туғыза алады деген сөз. Бұл жағдайда тоқтың энергиясы химиялық энергияның есесінен пайда болады. Энергиясын химиялық энергияның есебінен толықтырып отыратын электр энергиясының көздерін гальвани элементтері деп атайды. Тұңғыш гальвани элементін XVІІІ ғасырдың ақырында италия ғалымы А. Вольта ойлап тапты. Вольта элементі (3.23-сурет) күкірт қышқылының судағы әлсіз ертіндісінен және оған салынған мыс және мырыш пластиналардан тұрады. Осы пластиналардың арасында потенциалдар айырымы, яғни шамамен 1 В болатын ЭҚК пайда болады, әрі мыс пластина оң, ал мырыш пластина теріс полюс болып табылады. Вольта элементінің ЭҚК -і, кез келген басқа гальвани элементі тәрізді пластиналардың ауданына да, ертіндінің мөлшеріне де тәуелсіз болады, тек оның жұмысы кезінде ішінде өтіп жатқан химиялық процестерге ғана тәуелді болады. Егер элементтің полюстеріне сыртқы тізбекті қосатын болсақ, онда теріс полюс болып табылатын мырыш пластинадан сыртқы тізбек бойымен электрондар мыс пластинаға қарай, яғни оң полюске қарай ұмтылады. Электрондардың мырыштан кетуі пластина мен ертінді арасындағы тепе-теңдікті бұзады. Қос қабаттағы мырыштың иондары пластинадан қашықтап, олардың орынына пластинадан ертіндіге жаңа иондар өтеді. Өз кезегінде, мыс пластинаның оң зарядының кемуі оған сутегінің жаңа иондарының жақындауына мүмкіндік береді. Пластинамен жанасқан кезде бұл иондар электрондарды қабылдап, газ түріндегі сутегіге айналады. Сонымен, Вольта элементі жұмыс атқарған кезде оның оң полюсінде сутегі бөлініп шығады, ал теріс полюсінде мырыштың еруі өтіп жатады. Газ түріндегі сутегі мыс пластинаны жауып алып, сутегі ионына разрядталуға мүмкіндік бермейді. Сондықтан, мыс пластинаның жанында оң иондар жиналып қалып, олар сутегінің басқа иондарын оған жолатпайды, сөйтіп, осылай элементтегі тоқты әлсіретеді. Ертінді арқылы тоқ өткен кезде электродтың бетінің сапасының өзгеруі немесе оның маңындағы иондардың концентрациясының өзгеруі электродтың поляризациясы деп аталады. Электродтардың поляризациясы элементте қарсы ЭҚК -ті тудырады, ал ол ондағы тоқты әлсіретеді. Бұл жағдайда қарсы ЭҚК -ті поляризацияның ЭҚК -і деп атайды. Вольта элементінде мыс электродтың поляризациялануының себебі сутегі газының бөлініп шығуы болып табылады. Басқа гальвани элементтерде де поляризацияның себебі газдың, негізінен сутегінің бөліні шығуында. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|