Аллургиялық Үрдістер теориясы металлургия мамандықтары бойынша күндіз және сырттай оқитын тәлімгерлердің зертханалық жұмыстарына арналған әдістемелік нұсқаулықтар Павлодар Кереку 2008

Жұмыс екі бөлімнен құралған. Алғашқыда күмістіхлор электрод сәйкестігінің көмегімен компенсациялық әдіс арқылы қосынды үрдіс үшін φ-i_k тәуелділікті анықтайды.

Осы түзуді құрастыру үшін өлшемдерді тез жазып алып отырады. Одан кейін тұрақты потенциалдағы токтық шығымды анықтау үшін тәжірибелер жүргізіледі. Осындай тәжірибелерді 5-6 рет жасау керек.

13-суретте біріккен тотықсыздану үрдісі үшін қолданылатын қондырғының сұлбасы көрсетілген.

Поляризациялық қисықтарды потенциометр көмегімен шешіп отырады.

Металдың токтық шығымын салмақтық әдісімен анықтайды.

Электролиздегішке оқытушымен берілген электролиті құйылады. Электролитке берілген электродтарды тиейді және сәйкестік электрод көмегімен токқа қосылған катодтың потенциалын өлшейді.

Тізбекке қосылған кулонометр көмегімен электролизер арқылы өткізілген электр тогын анықтайды. Жұмыстың қорытындысы бойынша i-φ және Δφ-lgi координаттарында қосынды және парциалды поляризациялық қисықтарды құрастырады.

Токтың тығыздығынан токтық шығымының тәуелділігі құрастырылады. «а» және «в» коэффициенттерінің мәндері Тафель теңдеуінде орналасқан. Катодтағы металдың тотықсыздану үрдісінің механизмі туралы қорытынды жасалынады. Барлық мәндерді кестеге енгізіп, оларды сызба түрінде көрсетеді.

13 сурет – Біріккен тотықсыздану үрдісін қолдану үшін арналған қондырғының сұлбасы

2 Электролиздегі электродтардың поляризациясы.

3 Тым кернеулену.

4 Тотықсыздану потенциалдарын өлшеу.

5 Электрохимиялық және диффузионды кинетика.

6 Иондардың біріккен тотықсыздануы.

Металды оның тұз ертіндісіне батырған кезде, кристалды тор ішіндегі металл иондарына еріткіш иондары әсер етеді. Сулы ертінділерде судың полярлық молекулалары, бетіндегі металл катиондарының жанына бағытталып, иондардың ертіндіге өтуіне көмектеседі.

Ертіндіге өткен кезде металл катионы металл бетінің теріс зарядталуына әсерін тигізеді, ал сыртқы бетіндегі ион оң зарядталған қабатын түзеді. Соның нәтижесінде металл тотығады және металдың сыртқы қабаты мен электролиттің қабаты қос электр қабатын құрайды (оң зарядталған және теріс зарядталған).

Катион ертіндіге көшкен кезде, ерітінді көлеміне араласа алмайды, себебі электрстатикалық күштің байланыстығынан металл бетінде шектік теріс зарядталған шектік металл торымен тоқтатылады.

Әрине, металл иондарының ертіндіге өтуі, ертіндінің табиғатына, құрамына, температурасына және т.с.с. қасиеттеріне тәуелді.

Басқа жағынан қарағанда ертіндіге өткен металл иондары, электрод бетіне қайта оралуға ұмтылады.

Тотықсыздану реакциясы жүреді
Me^+z + ze → Me (56)
Тура және кері реакциялар, белгілі шарттарда, динамикалық тепе-тендікте орнатылады
Me – ze ↔ Me^+z (57)
Осыдан тура және кері реакциялардың жылдамдықтары тең деуге болады. Тепе-тендік орналған соң, элетрод пен элктролит шекарасындағы потенциал тепе-тендікте болады.

Осыған ұқсас жағдайда металл балқымалық тұздың шекарасында болады, егер балқымалы тузда осы металдың иондары болса. Сонымен бірге тепе-тендік орналған кезда тепе-тендік потенциалын өзгертуге болады.

Температураның жоғарлауына байланысты, жоғары ток алмасуларылары байқалады, осының салдарынан тепе-тендіктің тез өтуін көре аламыз. Егер балқымалы тұз бен металл арасында жалпы ион болса, онда тепе-тендік потенциалы болмайды. Осы жағдайда элетродты потенциалды өлшейміз. Сулы ертіндегідей ЭҚК балқыма ортасында компенсациялық сұлбамен өлшенеді.

Осы жағдайдың өз ерекшеліктері бар. Балқымалы ортада ЭҚК-ін өлшеген кезде, элетролитпен әрекеттесуін кеміту үшін, екі элетродын капсулалайды, жеке түтіктерге орналастырады да, электрлік байланысты кішкентай тесіктер арқылы іске асырады.

Қажетті температурасына жету үшін гальваникалық элементтерді қыздырғыш пешке тиеиді. Жеке электродтардың потенциалын өлшеу үшін, салыстырмалы электродтарын қолданады.

Балқымалық тұздың ортақ электродының болмауы белгілі. Өлшеу кезінде пайдаланған гальваниклық элементке байланысты хлорлы, хлорыкүмісті және тағы басқа салыстырмалық электродтарының тәуелділік жағдайын пайдаланады. Электрод потенциалы балқыма құрамы мен температураға тәуелді.

Алынған элетродтық потенциалының шамасы салыстырмалық элетродттан алынады және есеп беруде көрсетілуі қажет. Осы жұмыста салыстырмалық электрод ретінде хлорлыкүмісті электрод пайдаланады.

Күміс сым эквимолекулярлық қоспаның балқымасына (NaCl – KCl құрамында 5 % AgCl бар) тиеледі. Бұл электрод капсуланған ыдысқа тиелген.

Берілген балқымадағы металл потенцалын өлшеу.

Жұмыс электр пештің жүйеге қосылуымен басталады. Оқутышының тапсырсымен, электрод пен электролит металдары дайындалады. Капсулаланған ыдыстқа металл мен электролит орналастырылады, ал екіншісіне салыстырмалы элетрод орналастырады. Осы екі ыдысты, оқутышының берілген электролиті бар, ыдысқа орналастырады. Металл электродына айырылған қаптадағы ток өткізгіші өткізіледі (молибден сымы).

Балқыған соң барлық электродтар тығынға бірлеседі. Жүйені қажетті температураға дейін жеткізеді. Гальваникалық элемент Р-307 потенциаломертге қосылады. Электрод потенциалы, температураның 4-5 мәндерінде өлшенеді. Деректер кесте мен сызбаға енгізіледі. Потенциалдың температурадан тәуелділік теңдеуі беріледі.

Жұмысты орындау үшін білуге тиісті сұрақтар
1 Электродтық потенциал туралы ұғым.

2 Балқыған орталардағы салыстырмалық электродтар.

3 Балқыған орталардағы гальваникалық тізбектердің түрлері.

4 ЭҚК және балқыған орталардағы элетродтық потенциалдарын өлшеу.

1. 
   Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия. – М. : Высшая школа, 1984. – 519 с.
   
2. 
   Баймаков Ю. В. Электролиз расплавленных солей / Баймаков Ю. В., Ветюков М. М. – М. : Металлургия, 1966. – 560 с.
   
3. 
   Левин А. И. Теоретические основы электрохимии. – М. : Металлургия, 1972. – 350 с.
   
4. 
   Левин А. И. Лабораторный практикум по теоретической электрохимии / Левин А. И., Помосов А. В. – М. : Металлургия, 1966. – 204 с.
   
5. 
   Москвитин В. И. Теория электрометаллургических процессов: лаб. практикум. – 2-е изд. – М. : МИСиС, 2004. – 41 с.
   
6. 
   Скорчеллетти В. В. Теоретическая электрохимия. – Л. : Химия, 1974. – 568 с.
   
7. 
   Хейфец В. Л. Практикум по теоретической электрохимии / Хейфец В. Л., Авдеев Д. К., Рейшахрит Л. С. – М. : Металлургия, 1954. – 132 с.
   
8. 
   Флеров В. Н. Сборник задач по прикладной электрохимии. –М. : Высшая школа, 1976. – 309 с.
   

НЭ – нормалды элемент;

ЭҚҚ – электрқозғалғыш қуаты;

φ – потенциал;

кул – кулонометр;

Э – электролиздегіш;

ПР – айырып-қосқыш;

Г_х – гальваникалық элемент, оның ЭҚҚ-сын анықтайды;

Г – гальванометр;

ПС – аралық стақан;

ХС – күмістіхлор жартылай элемент;

R - кедергі;

g – электрохимиялық эквивалент;

К – кілт;

А – амперметр;

V – вольтметр;

мА – миллиамперметр;

G – нөлгальванометр.

1 Зертханалық жұмыс. Су ерітінділері электролизі кезіндегі

ауыр металдардың токтық және энергиялық шығымын

анықтау............................................................................................4

2 Зертханалық жұмыс. Өтеу (компенсация) әдісі

бойынша гальврникалық элементтің электр қозғаушы

күшін өлшеу...................................................................................9

3 Зертханалық жұмыс. Ауыр металдар тұздарының

сулы ерітіндісінің ыдырау кернеуін өлшеу...............................14

4 Зертханалық жұмыс. Металдың катодты

тотықсыздануының кинетикасын зерттеу.................................19

5 Зертханалық жұмыс. Мысты электролитті тазарту..................26

6 Зертханалық жұмыс. Металл және сутегі иондарының

біріккен тотықсыздануының кинетикасын оқып үйрену.........32

7 Зертханалық жұмыс. Балқыған орталарда әртүрлі

металдардың электрондық потенциалдарын анықтау..............35

Әдебиеттер....................................................................................38

Қосымша А...................................................................................39

С. Торайғыров атындағы

ПМУ-дың ОІЖ проректоры

____________Н.Э. Пфейфер

(қолы)

«__»_________200_ж.

аға оқытушы Байділдаева Г.Б.

Металлургия кафедрасы

Кафедра отырысында қарастырылған «__»_______200_ж., №__ хаттама

Кафедра меңгерушісі ______________М.М. Сүйіндіков

(қолы)

ОӘК төрағасы __________Ж.Е. Ахметов

(қолы)

КЕЛІСІЛДІ

ММжК факультетінің деканы ______Т.Т.Тоқтағанов «__»_____200_ж.

(қолы)

СМ бөлімінің

(қолы)

ОҮЖжӘҚ бастығы________ Л.Т. Головерина «__»______200_ж.