К. Х. Жапаргазинова бейорганиқалық Химия

Анодтағы процестер:

1) Егер оттексіз қышқылдардың тұздары (хлоридтер, иодидтер, бромидтер) электролизге ұшыраса, онда анодта осы қышқылдардың аниондары оңай тотығады:

Мысалы:

Анодта: 2Br ^- -2ē→ Br₂

2) Егер оттекті қышқылдардың тұздары электролизге ұшыраса, онда анодта бұл қышқылдардың аниондары емес, су молекулалары тотығып, (О₂) оттегі газын бөліп шығарады:.

Анодта: H₂O - 4ē→O₂⁰ + 4H⁺
Анод әртүрлі заттардан жасалуы мүмкін. Сондықтан, анодтар еритін (анодтың материалы электролизге ұшырайды) және ерімейтін (анод материалы электролизге ұшырамайды) деп екі түрлі болады. Ерімейтін анодтар көмір, графит немесе иридий, платинадан жасалған болады (C, Pt, Ir). Ал еритін анодтар мыстан, күмістен, темірден, никельден және басқа металдардан жасалады. Ерігіш анод электролиз кезінде өзі тотығуға ұшырайды, яғни анод ериді. Оның электрондары сыртқы тізбекке жідеріледі:
Me  Meⁿ⁺ + n ē
Сан жағынан электролиз процесі Фарадейдің заңдарымен сипатталады. Көбінесе, электролизге байланысты есептеулерді шығару үшін Фарадейдің екі заңын біріктіретін теңдеу қолданылады:
m = (Э t)/ F (46)
мұндағы Э -заттың эквивалетік массасы, I- ток күші, t – уақыт, с; F- Фарадей тұрақтысы, F = 96500 кулон.
Жұмыстың орындалуы

1. тәжірибе. Қалайы хлориді ерітіндісінің электролизі.

SnCl₂ 0,5м. ерітіндісін электролизерге құйыңыз, электродтарды батырып, бірнеше минут электр тогін өткізіңіз. Байқаңыз, катодтың бетінде қалайы пайда болды.

Анодты кеңістікте бос хлордың пайда болуын дәлелдеңіз. Ол үшін ток өткізіп, 2-3 минуттан кейін электролизерден анодты шығарыңыз және крахмал мен калий иодиді ерітіндісін аз мөлшерде тез құйыңыз. Зерттеліп отырғанға түсініктеме беріңіз. Электродта өтіп жатқан электролиз схемасын және реакция теңдеулерін құрастырыңыз. Тәжерибені аяқтап, катод электродын 3-5 минутқа Na₂S₂O₃ 10% ерітіндісіне батырыңыз және сумен жуыңыз, содан соң KHSO₃ батырыңыз және сумен жуыңыз.

2 тәжірибе. Kалий иодиді сулы ерітіндісінің электролизі

KI ерітіндісін электролизерге құйыңыз, графитті электродты түсіріп, ток көзіне жалғастырыңыз. Электролиз кезінде бірнеші минуттан кейін катод үстіне қай зат ыршып шығады? Анод үстінде газ пайда бола ма? Графитті электродтар мен катодты және анодты процестердің теңдеулерін жазыңыз.

3 тәжірибе. Натрий сульфатының сулы ерітіндісінің электролизі

Натрий сульфатының Na₂SO₄ сулы ертіндісімен электролизерді толтырыңыз. Нейтралды лакмус (немесе метилоранж) ертіндісін аз мөлшерде қосып, араластырыңыз. Графитті электродтарды түсіріп, ток көзіне жалғастырыңыз. Екі электродта газдың пайда болуын және катодты және анодты кеңістіктердегі түстердің ауысқанын байқаңыз. Катодты кеңістіктегі лакмусты қай иондар көк түске бояды? Катодта қандай газ пайда болды? Анодты кеңістіктегі лакмусты қай иондар қызыл түске бояды? Анодта қандай газ пайда болды?

Na₂SO₄ сулы ертіндісінің электролиз схемасын құрып, электродты процестермен екінші рет қайталанған реакцияларды көрсетіңіз.

4 тәжірибе. Ерімейтін аноды бар CuSO₄ ерітіндісінің электролизі.

CuSO₄ ертіндісін электролизерға құйып, графитті электродтарды түсіріңіз. Ток көзіне қосып, бірнеше минуттан кейін электродтарда газдың ыршып шығуын байқаңыз: катодта – сутегі, анодта – өттегі. Анод өзгерістерге тап болды ма? Электродтарда өтіп жатқан процестердің теңдеулерін жазыңыз.

5 тәжірибе. Еритін анодпен NiSO₄ ертіндісінің электролизі

NiSO₄-тың 1м. ертіндісіне электролизердің 2/3 бөлігіндей көлемде құйыңыз. Анод ретінде мыс пластинкасын қолданып, катод ретінде графитті стерженьді алыңыз. Электролиз уақытында катодта өтіп жатқан процесті байқап отырыңыз, көңіліңізді мынаған аударыңыз: тәжірибенің басында катодта сутегі көбігінің ыршып шығатына, содан соң ерітіндіні көгілдір түске бояған сайын сутегінің ыршып шығу жылдамдығының азайып және осымен қатар бір мезгілде катодты мыспен қапталуына.

Осы зерттеліп отырғанға анықтама беріп, катод пен анодта өтіп жатқан реакциялардың теңдеулерін жазыңыз. Электродтарды орындарымен ауыстырып, тәжірибені қайталаңыз. Айырмашылығы неде?

Тәжірибе біткен соң 3-4 минутқа 10% Na₂S₂O₃ ертіндісіне көмір электродын батырып, содан кейін сумен жуыңыз.


Бақылау сұрақтары
1. Электролиз деп қандай процесті айтамыз?

2. Катодта қандай заттарды сулы ерітінділерден тотықсыздандыруға болады?

3. Неге сулы ертінділерден шыққан актив металдардың иондарын тотықсыздандыруға болмайды?

3. 
   Қандай процесстер анодта жүреді? Ерімейтін анод деген не?
   
4. 
   Еритін анод дегеніміз не? Токтан шығуды сипаттайтын не?
   

3. 
   Мыс сульфатының сулы ерітіндісі арқылы 1 сағат ішінде өткен ток күші 4 А, электролиз кезіндегі катодта бөлініп шығытын мыстың (Cu) массасы қандай болады? Мыстың эквиваленттік массасы 31,77 г/моль.
   
4. 
   Ерітіндіні 1 сағат 40 минут 25 секунд ішінде электролиздегенде катодта 1,4 л сутегі (қ.ж) бөлінеді ? Ток күшін анықтаңыз, егер сутегінің эквиваленттік көлемі 11,2 л тен болса.
   

1. 
   Бейтарап және қышқыл ортада жүретін электрохимиялық коррозиямен танысу, тендеулерін құрастыру;
   
2. 
   коррозиядан қорғаудың бірқатар әдістерімен танысу;
   

Химиялық коррозия кезінде металл сыртқы ортаның әсерінен (ауа, газдар, электролиттер емес) тотығып бүлінеді; осы кезде электр тоғы пайда болмайды.

2Fe + O₂ = 2FeO

а) газдық коррозия –яғни металдардың ауадағы оттегімен тотығуы. Бұл процесс жоғары температурада (500⁰ -600⁰С) жүреді және осы кезде су конденсацияланбайды.

Металл ауамен әрекеттесу нәтижесінде оксид қабығы түзіледі:

A_Me – металдың атомдық массасы; х- индекс; ρ_Ме-металдың тығыздығы.

Осы түзілген оксидтің көлемін мына формула арқылы табылады:

Мысалы, отында күкірт және оның қосылыстарының қоспалары бар. Олар жанғанда күкірт (IV) немесе (VI) оксидтеріне-коррозиялаушы заттарға айналады және іштен жанатын двигательдердің цилиндрына зиян келтіреді.

Электрохимиялық коррозия деп жүйенің ішінде электр тоғы пайда болуы арқылы электролиттерде металдардың бүлінуін айтады. Бұл процесс дымқыл ауада немесе электролиттік ортада жүреді. Осымен қатар, электрохимиялық коррозияны негізгі металдан басқа металдар мен бейметалдар қоспалары немесе металл бетінің біркелкі еместігі тұғызады. Сондықтан мұндай металдар электролиттік ортамен түйіскенде көптеген микрогальваникалық элементтер жұмыс істеп, активті металл коррозияланады. Осы жағдайда теріс потенциалы жоғарылау металл бұзылып оның иондары ерітіндіге өтеді; ал электрондар активтілігі төмендеу металға ауысады. Қышқылдық ортада - сутегі иондары тотықсызданады (сутекті деполяризация), ал бейтарап, негіздік ортада – оттегі тотықсызданады (оттекті деполяризация).

Мысал ретінде қалайымен жанасқан темірдің қышқылды ортада (электролит - Н₂SO₄) электрохимиялық коррозия арқылы бүлінуін қарастырайық (сурет 4):
H⁺

Sn

Fe

4 сурет

E⁰_Fe|Fe²⁺= -0,44B

Fe⁰ - 2ē → Fe²⁺

Металдардың коррозиясы үздіксіз жүретін процесс, сондықтан халық шаруашылығына орасан зор зиян келдіреді. Металдарды коррозиядан сақтаудың әр түрлі тәсілдері бар: ортаның құрамын өзгерту, қорғаныш металдық жабындарын қолдану, электрохимиялық жолмен металдарды қорғау, коррозияға төзімді кұймалар қолдану, ингибиторлар қосу және металдардың бетін сырлау, лактау, эмальдау және тағы басқа түрлі заттармен қаптау.

1. 
   тәжірибе. Мыстың қатысумен мырыштың коррозияға ұшырауы.
   

Сутегі бөлініп шыққанға назар аударыңыз: Енді сымды мырышқа тигенше батырыңыз. Не өзгерді? Байқалған құбылысты түсіндіріңіз. Сутегі қай металдан бөлінді? Қандай метал жойылып анод ролін, қайсы катод ролін атқарды? Анодтық және катодтық процестердің электрондық тендеулерін жазыңыз.

2 тәжірибе. Мырышпен және қалайымен қапталған тазартылған темірдің коррозиясы.

Пробирканың орта шетіне дейін дистиллинген су құйып оған 3-4 тамшы 2 н күкірт қышқылын және 3-4 тамшы қан қызыл тұзын қосыңыз. Алынған ерітіндіні екі пробиркаға бөліңіз. Бірінші пробиркаға мырышталған темірді, екіншіге - қалайымен қапталған темірді салыңыз және 5-10 минутка қалтырыңыз. Ерітіндінің түсі өзгеруін байқаңыз. Қай жағдайда темір коррозияға ұшырайды?.

3. 
   тәжірибе. Оттегінің әртүрлі келуіне байланысты болатын коррозия.
   

4. 
   тәжірибе. Әртүрлі электролитерде темірдің коррозияға ұшырауы.
   

5. 
   тәжірибе. Протекторлық қорғаныс.
   

Пробиркаға 5 мл шамасында 0,4 н сірке қышқылының ерітіндісін құйып, оған 5 тамшы йод ерітіндісін қосыңыз. Алынған сұйықты 2 пробиркаға бөліңіз және әрқайсысына металл бөлшектерін салыңыз: біріншісіне – мырыш пен темір / бір-бірімен байланыскан/ екіншісіне қорғасын. Екі пробирканың қайсысының /бетінде/ металл бөлшегінің бетінде PbI₂ ерітіндісін сарғыш бояуы байқалады.

Анодтық және катодтық процестердің тендеуін, қорғасын – мырыш коррозиялық гальвани элементінің схемасын жазыңыз.

6 тәжірибе. Коррозия процесінің ингибиторлары

Үш пробиркаға 5 мл тұз қышқылын құйыңыз. Үшеуінің біріне -ұсақталған уротропин таблеткасын қосып қатты араластырыңыз, тағы біріне 1-2 мл формалинді қосыңыз. Пробиркалардың әрқайсына темір сымынан екі бөлшегін салыңыз. Не байқалады? Темірдің тұз қышқылымен жүретін реакциясының тендеуін жазыңыз. Реакциядан кейінгі тұз қышқылы өзінің, агрессивтігің жоғалтып алды, бірақ тұздармен, қышқылдармен, гидраттармен реакцияласы алатындағын жоғалтқан жоқ. Соңғы ерітіндіні құйып алып оған мәрмір /СаСО₃ / бөлшегін таста. Не байқалды? Реакция тендеулерін жазыңыз.
Бақылау сұрақтары

1. 
   Металдар коррозиясы дегеніміз не?
   
2. 
   Қандай себептерден металдар коррозияға ұшырайды?
   
3. 
   Электрохимиялық коррозияның химиялық коррозиядан айырмашылығы неде?
   
4. 
   Анодтағы тотықсыздану және катодтағы тотығу процесстерін түсіндіріңіз?
   
5. 
   Катодтық деполяризация дегеніміз не? Оттекті және сутекті деполяризация қалай жұреді?
   

7. Қышқыл ортада қандай зат никельденген темірдің коррозиясың өнімі бола алады: Теңдеулерін келтіріңіз.

2. Аханбаев К. Химия негіздері. – Алматы: Мектеп, 1987.-393 б.

3 Ахметов Н.С., и др. Лабораторные и семинарские занятия по общей и неорганической химии. – М. : Высшая школа, 2003. – 367 с

4 Браун Т., Лемей Г.Ю. Химия - в центре наук: В 2-х частях. Ч.1/ Пер. с англ. – М. : Мир, 1983. – 448 с.

5 Браун Т., Лемей Г.Ю. Химия - в центре наук: В 2-х частях. Ч.2/ Пер. с англ. – М. : Мир, 1983. – 520 с.

6 Коровин Н.В. Задачи и упражнения по общей химии. – М. : Высшая школа, 2003. – 255 с.

7 Левант Г.Е., Райцын Г.А. Практикум по общей химии. - 4-е изд., переработ. и доп. – М. : Высшая школа, 1971. – 336 с.

8 Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. Учеб. для хим.-технол.спец.вузов / Под ред. А.Г. Стромберга. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 1988. – 496 с.

9 Хаускрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии. В 2-х т. Т.1/ Пер. с англ. – М. : Мир, 2002. – 540 с.

10 Хаускрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии. В 2-х т. Т.2/ Пер. с англ. – М. : Мир, 2002. – 528 с.

11 Хомченко И.Г. Общая химия. Сборник задач и упражнений: учеб. пособие. – М. : Новая волна, 2001. – 256 с.


Мазмұны

Кіріспе...........................................................................................3

1. 
   лабораториялық жұмыс. Мырыштың молярлі
   

2. 
   лабораториялық жұмыс. Көміртегі (IV) оксидінің
   

3. 
   лабораториялық жұмыс. Периодтық жүйедегі
   

қасиеттерінің өзгеруі.................................................................14

4. 
   лабораториялық жұмыс. Бейтараптау реакцияның
   

5. 
   лабораториялық жұмыс. Химиялық реакцияның
   

6. 
   лабораториялық жұмыс. Ерітінділер және оларды
   

7. 
   лабораториялық жұмыс. Электролиттік диссоциация.......... 32
   
8. 
   лабораториялық жұмыс. Тотығу-тотықсыздану
   

9. 
   лабораториялық жұмыс. Тұздар электролизі ....................... .40
   
10. 
    лабораториялық жұмыс. Металдардың коррозиясы .............45
    

Қосымша А ............................................................................... 52

Қосымша Б ............................................................................... 53

Қосымша В ............................................................................... 54

Иондар

H+

NH+4

K+

Na+

Ag+

Ba2+

Ca2+

Mg2+

Zn2+

Cu2+

Hg2+

Pb2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

OH -

Е

Е

Е

_

Е

Ае

Ае

Ем

Ем

_

Ем

Ем

Ем

Ем

NO-3

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Cl -

Е

Е

Е

Е

Ем

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Ае

Е

Е

Е

Br -

Е

Е

Е

Е

Ем

Е

Е

Е

Е

Е

Ае

Ае

Е

Е

Е

I -

Е

Е

Е

Е

Ем

Е

Е

Е

Е

-

Ем

Ем

Е

-

Е

S2 –

Е

Е

Е

Е

Ем

_

_

_

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

_

Е

Е

Е

Е

Ае

Ае

Ае

Ае

Ае

_

_

Ем

Ае

_

_

Е

Е

Е

Е

Ае

Ем

Ае

Е

Е

Е

Е

Ем

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

_

_

Ем

Ем

_

_

Ем

_

Е

Е

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

_

_

Ем

Ем

_

_

Е

Е

Е

Е

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

Ем

СН3СОО-

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Е

Ем

Ем

Ае

Е

Ем

Ем

Ем

Ем

-

-

-

БЕКІТЕМІН

С. Торайғыров атындағы

ОЖ жµніндегі проректоры

__________Н.Э. Пфейфер

« » _______ 200 ж.

Құрастырушы: __________х.ғ.к.; К.Х. Жапаргазинова

Химиялық технологиялар кафедрасы
кафедрасы мәжілісінде ±сынылды «__» ___200__ ж. протокол №__

кафедра менгерушісі ___________ Мальков И.В.

Биология-химиялыќ факультетініњ методикалық кеңесімен қабылданған

«_____» _______200__ ж. Протокол №__

факультеттіњ деканы ____________Базарбеков К.У. «__» ____200__ ж

« _» 2005 ж

СМБ нормобақылаушы__________ Баяхметова Г.С. « _» ___200__ ж

ОӘБ МАЌ¦ЛДАНДЫ