O`zbekiston respublikasi oliy va o`rta maxsus ta`lim vazirligi namangan davlat

O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY VA O`RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI
NAMANGAN DAVLAT
UNIVERSITETI
TABIIY FANLAR FAKULTETI
KIMYO YO`NALISHI
202-GURUH TALABASI
BOYXANOVA SHAXNOZANING
Mavzu: Akkumlyatorlar.Vazir (arab. - yuk koʻtaruvchi) - oʻrta asrlarda Yaqin va Oʻrta Sharq davlatlarida, shu jumladan Oʻrta Osiyo xonliklarida hukumat idorasi yoki kengashi (devon) boshligʻi. V. lar vaziri aʼzam rahbarligida davlatni idora etish vazifalari bilan shugʻullangan. V. Respublika (lot. respublica, res - ish va publicus - ijtimoiy, umumxalq) - davlat boshqaruvi shakli, unda bar cha davlat hokimiyati organlari saylab qoʻyiladi yoki umummilliy vakolatli muassasalar (parlamentlar) tomonidan shakllantiriladi, fuqarolar esa shaxsiy va siyosiy huquqlarga ega boʻladilar. Yoqilg`i elementlari. Metallar korroziyasi. Elektroliz
Topshirdi: Sh.Boyxonova
Qabul qildi: G.U.Siddiqov
Kimyoviy energayani elektr energiyaga aylaytiradigan qurilmalar faqat galvanik elementlar o`rinishidagina bo`lib qolmasdan, EYUK ni ishlab chiqarish davomida kimyoviy moddalar sarf qilib ishlaydigan va ish davomida bir necha marta qayta tiklanadigan (tashqi elektr tok manbai yordamida) va o`z ish faoliyatini bir necha yuzlar marta tiklash mumkin bo`lgan qurilmalar — akkumulyatorlarning ahamiyati katta. Kimyo, ximiya - moddalarning tuzilishi va oʻzgarishini oʻrganadigan fan. Kimyo boshqa fanlar qatori inson faoliyatining mahsuli sifatida vujudga kelib, tabiiy ehtiyojlarni qondirish, zaruriy mahsulotlar ishlab chiqarish, biridan ikkinchisini xrsil qilish va, nihoyat, turli hodisalar sirlarini bilish maqsadida roʻyobga chiqdi. Ishlab chiqarish, moddiy ishlab chiqarish - jamiyatning yashashi va taraqqiy etishi uchun zarur boʻlgan moddiy boyliklar (turli iqti-sodiy mahsulotlar)ni yaratish jarayo-ni; ishlab chiqarish omillarini isteʼ-mol va investitsiyalar uchun moʻljallangan tovarlar va xizmatlarga aylantirish. I.ch.
Elektr tоki berilganda elektr energiyani kimyoviy energiyaga o’tkazib va aks jarayonda kimyoviy energiyani elektr energiyaga aylantiradigan asbоb — akkumulya-tоr deb ataladi. Qo’rg’оshin akkumulyatоr — sirtida kataklari bоr ikkita qo’rg’оshin plastinkadan ibоrat. Uning bu kataklari suvga qоrilgan PbO bo’tqasi bilan to’ldiriladi. Ikkala plastinka ham shisha yoki guttapercha idishdagi suyultyrilgan sulfat kislоta (zichligi 1,2 gr sm-3) eritmasiga tushiriladi.
Nazariy va amaliy ahamiyati jihatidan juda muhim bo`lgan elektr energiya manbai yoqilg`i bo`lgan elementlarda elektr toki oksidlovchi va qaytaruvchilar orasidagi ta`sirlashuvga asoslangan. Bunday elementlar past temperaturada (25-100°C), o`rtacha temperaturada (100— 500°C), yuqori (500—1000°C) va juda yuqori temperatuda (1000°C dan yuqorida) ishlaydigan turlari ma`lum.
Metallar korroziyasi ham oksidlanish-qaytarilish jarayonidir. Tabiatda ko`p kuzatiladigan temir buyumlarning korroziyasi odatda havo kislorodi yoki kimyoviy jihatdan temir bilan oson reaksiyaga kirishadigan (ya`ni aktiv metallmaslar, kislotalar va boshqalar) moddalar va havo nami ishtirokida yuzaga keladi. Temir (lot. Ferrum), Fe - Mendeleyev davriy sistemasining VIII guruxiga mansub kimyoviy element. Tartib raqami 26 ; atom massasi 55,847. Temir 4 ta barqaror izotop: 54Fe(5,84%), 56Fe(91,68%), 57Fe(2,17%) va 58Fe(0,31%) dan iborat.
Qizdirib suyuqlantirilgan elektrolit yoki uning suvdagi eritmasi orqali elektr toki o`tganda sodir bo`ladigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni elektroliz deb ataladi.
Ma`lumki, har qanday elektrolit eritmasi kation va anionlardan tashkil topgan bo`ladi. Kation va anionlar eritmada tartibsiz harakatda bo`ladi. Agar ana shunday eritmaga musbat va manfiy elektrodlar (anod va katod) tushirilsa eritmadagi ionlar harakati ma`lum tartibga kiradi: anionlar anodga, kationlar katodga tomon harakat qiladi. Harakat - borliqnint ajralmas xususiyati boʻlgan oʻzgaruvchanlikni (q. Barqarorlik va oʻzgaruvchanlik) ifodalovchi falsafiy kategoriya. H. tushunchasi imkoniyatlarning voqelikka aylanishini, roʻy berayotgan hodisalarni, olamning betoʻxtov yangilanib borishini aks ettiradi. Kationlar katodga borib, undan elektron oladi, anionlar esa aksincha ortiqcha elektronlarni anodga beradi; katodda qaytarilish, anodda oksidlanish jarayoni sodir bo`ladi.
AKKUMULYATORLAR
Kimyoviy energayani elektr energiyaga aylaytiradigan qurilmalar faqat galvanik elementlar o`rinishidagina bo`lib qolmasdan, EYUK ni ishlab chiqarish davomida kimyoviy moddalar sarf qilib ishlaydigan va ish davomida bir necha marta qayta tiklanadigan (tashqi elektr tok manbai yordamida) va o`z ish faoliyatini bir necha yuzlar marta tiklash mumkin bo`lgan qurilmalar — akkumulyatorlarning ahamiyati katga. Akkumulyatorlarning ba`zi turlariga qisqacha tavsif berib o`tamiz:
1. Qo`rg`oshin akkumulyatorlarining tok hosil qiluvchi kimyoviy reaktsiya sxemasi:
PbO2 Pb 2H2SO4 →SO2 2PbSO4 2H2O
Zaryad yoki qisqacha PbO2[H2SO4] bo`lib, uning EYUKsi 1,95—2,15 V bo`ladi. Uning elektrodlari Pb3O4 va PbO ning H2SO4 bilan qorishma qo`rg`oshindan yasalgan to`rga surkaladi. Ular ma`lum konsentratsiyali sulfat kislotasida zaryadlangandan so`ng elektrodning biri Pb, ikkinchisi PbO2 holiga o`ta di va u ishga tayyor bo`ladi. Bu turdagi akkumulyatorlarning nisbiy energetik unumi 20 40 vatt-soat-kg-1 bo`lib, ularni 500—1000 martagacha zaryadlab tiklash mumkin.
2. Ishqoriy nikel –kadmiy (NK) va nikel-temir (NT) akkumlyatorda elektr tokni hosil qilish tenglamasi
2NiO(OH) M 2H2O Ni(OH)2 M(OH)2
Bu sxemada M=Co yoki Fe. Elektrolit sifatida KOH eritmasi (oz miqdorda LiOH qo`shilganda NiO(OH) elektrodning ishlash qobiliyati yaxshilanadi) ishlatiladi. NK akkumulyatorida kuchlanish 1,30—1,34 V bo`lsa, NT akkumulyatorida esa 1,37—1,41 V ga teng bo`ladi, energiya unumi 20— 35 soat-kg 1, Bunday akkumulyatorlar 1—2 ming marta tiklanishi mumkin. NK akkumulyatorlar arzonroq bo`ladi, NT turdagilarda temir elektrod ishqoriy muhitda tez korroziyalanadi va uning ish unumi tez kamayadi.
3. Kumush-rux akkumulyatorlarning ish unumi 130 Vt.
soat-kg-1 bo`lib, kumush qimmat bo`lishi tufayli noqulay
undan qo`pincha koinot texnologiyasida foydalaniladi.Kumush (lot. Argentum - oq kukun), Ag - Mendeleyev davriy sistemasining I guruhiga mansub kimyoviy element. Tartib raqami 47, atom massasi 107,87. Kumush 2 tabiiy barqaror izotop - IO7Ag (51,35%) va IO9Ag (48,65%) dan iborat. Tok
hosil bo`lish reaktsiya tenglamasi:
Ag2O – Zn ZnO 2Ag
Kuchlanish 1,60—1,85 V, tiklanish imkoniyati 100—200 martaga etadi.
4. Kumush o`rniga nikel` ishlatilganda nikel-rux akkumulyatorlaring tok hosil qilish reaksiya tenglamasi:
2NiO(OH) Zn H2O5 2Ni(OH)2 ZnO
uning kuchlanishi 1,74—1,78 V., energiya unumi 60 Vt-soat-kg 1, tiklanish imkoniyati 300 martaga etadi. Bunday akkumulyatorlar elektromobillarda ishlatilishi qulay bo`lar edi, lekin tiklash imkoniyati kamligi noqulay.
5. Suvsiz sharoitda ishlaydigan oltingugurt-natriyli
akkumulyatorlar, elektrodlar sifatida natriy alyuminatidan foydalaniladi, ular 300—350°C da ishlaydi, tok hosil qilish tenglamasi
3S 2Na Na2S3
kuchlanishi 2,08 V ularning keng tarqalishiga mustahkam elektrodlar yasash qiyinligi halaqit beradi. Natriy (arab, natrun, yun. nitron - tabiiy soda; lot. natrium), Na - Mendeleyev davriy sistemasining 1 guruhiga mansub kimyoviy element. Ishkr-riy metall. Tartib rakami 11, atom massasi 22,9898. Bitta tabiiy izotopi 23Na bor.
Qo`rg`oshinli akkumulyatorlardan bir nechtasini birlashtirib yasalgan batareyalardan tuzilgan yuqori tok zichligiga ega bo`lgan akkumulyatorlar hozir transportlarda ishlatilishi qulay.
QO’RG’ОSHIN AKKUMULYATОR
Elektr tоki berilganda elektr energiyani kimyoviy energiyaga o’tkazib va aks jarayonda kimyoviy energiyani elektr energiyaga aylantiradigan asbоb — akkumulya-tоr deb ataladi. Qo’rg’оshin akkumulyatоr — sirtida kataklari bоr ikkita qo’rg’оshin plastinkadan ibоrat. Uning bu kataklari suvga qоrilgan PbO bo’tqasi bilan to’ldiriladi. Ikkala plastinka ham shisha yoki guttapercha idishdagi suyultyrilgan sulfat kislоta (zichligi 1,2 gr sm-3) eritmasiga tushiriladi. Bu jarayonda:
PbO H2SO4 → PbSO4 H2О
reaktsiyasi sоdir bo’ladida, plastinkalar sirtida qiyin eruvchan PbSO4 qavati hоsil bo’ladi.
Endi, elektrоdlar va eritma оrqali dоimiy tоk o’tkazilsa, manfiy elektrоdda g’оvak qo’rg’оshin cho’kadi:
PbSO4 e → Pb SO42-
Musbat elektrоdda qo’rg’оshin (IV) оksid hоsil bo’ladi:
PbSO4 2e 2H2О → PbO2 4H SO42-
Akkumulyatоr yetarli darajada zaryadlanib bo’lganda uning manfiy plastinkasi g’оvak qo’rg’оshin qavati bilan, musbat plastinkasi esa PbO2 qavati bilan qоplanadi. Bu jarayon natijasida sulfat kislоta eritmasining kоntsentratsiyasi оrtadi. Akkumulyatоr zanjirga ulansa, uning o’zi tоk manbai bo’lib qоladi, endi akkumulyatоrda razryadlanish jarayoni ketadi, bu jarayonning yo’nalishi zaryadlanish jarayonining yo’nalishiga qarama-qarshi bo’ladi. Endi katоdda ham, anоdda ham qo’rg’оshin ikki valentli hоlatga o’tadi.
Katоdda:
Pb SO4-2 2e → PbSO4 reaktsiyasi, anоdda:
PbO2 4H SO4-2 2e → PbSO4 2H2О
reaksiyasi ketadi.
Bu jarayon vaqtida sulfat kislоta eritmasining kоntsentratsiyasi pasayadi.
Qo`rg’оshin akkumulyatоrda sоdir bo’ladigan zaryadlanish va razyadlanish jarayonlarini quyidagi umumiy tenglama bilan yozish mumkin:
2PbSO4 2H2OPb PbO2 2H2SO4
Yangi zaryadlangan qo’rg’оshin akkumulyatоrning elektr yuritish kuchi 2,2 V ga teng, ishlatib bo’lganda uning elektr yuritish kuchi 1,85 vоltdan kam bo’lmasligi kerak. Demak, akkumulyatоr zaryadlanish vaqtida ikki valentli qo’rg’оshin-ning bir atоmi оksidlanish darajasi nоlga, ikkinchisi esa 4 hоlga o’tadi. Razryadlanish vaqtida esa nоl hоlat-dan qo’rg’оshin оksidlanib 2 hоlatga, 4 hоlatdagi qo’rg’оshin esa qaytarilib 2 hоlatga o’tadi.
YOQILG`I ELEMENTLARI
Nazariy va amaliy ahamiyati jihatidan juda muhim bo`lgan elektr energiya manbai yoqilg`i bo`lgan elementlarda elektr toki oksidlovchi va qaytaruvchilar orasidagi ta`sirlashuvga asoslangan. Bunday elementlar past temperaturada (25-100°C), o`rtacha temperaturada (100— 500°S), yuqori (500—1000°S) va juda yuqori temperatuda (1000°C dan yuqorida) ishlaydigan turlari ma`lum. Past tempurada ishlaydigan vodorod –kislorod yonilg`i elemetida katalizator ta`sirida (tzoa satxi juda katta bo`lgan g`ovakli platina va boshqalar) sodir bo`ladigan elektrod reaksiyalarinin quyidagicha yozish mumkin:
H2(gr) 2H 2e
0,5O2(gr) 2H 2e = H2O(c)
H2(gr) 0,5O2 = H2O(c)
yoki boshqacha H2 2HO-= 2H2O va 0,5O2(gr) 2H 2e = 2HO-
Bunday elementlarda vodorod o`rnida boshqa qaytaruvchilar (spirtlar, aldegidlar va uglevodorodlar) ishlatilishi mumkin, lekin ula ryuqori temperaturadagina ishlarshi uskunalarning tez ishdan chiqishiga olib keladi, undan tashqari uskunalari massasiga nisbatan olingan EYUK kattaligi H2 – O2 elementnikidan kichikroqdir.
Tiklanadigan homashyo manbai hisobiga ishlaydigan qurilmalar – elektrokimyoviy generatorlar quyidagi soddalashtirilgan tuzilishga ega bo`ladi.(3) rasm. Ularda manfiy electron elektrod sifatida oddiy tabiiy gaz, vodorod, uglerod(II) oksid, generator va is gazlari qaytaruvchi xossaga ega bo`lgan organic moddalar, katodning aktiv qismi sifatida toza yoki havo kislorodi (oksidlovchi) xizmat qiladi.
Xalq xo`jaligi uchun katta ahamiyatga ega bo`lgan shunday jarayonlarni o`rganishda va ularnin egallashda elektrokatalizning muvaffaqiyati, kelajakda neft mahsulotlarining yoqish hisobig ishlaydigan uskunlarning ko`pgina noqulayliklari (foydali ish koeffitsiyentining past bo`lishi va atrof muhitning ifloslantirishi) yoqilg`i elementlarida oson bartaraf etilishiga olib kelishi kuzatiladi.
METALLAR KORROZIYASI
Metallar korroziyasi ham oksidlanish-qaytarilish jarayonidir. Tabiatda ko`p kuzatiladigan temir buyumlarning korroziyasi odatda havo kislorodi yoki kimyoviy jihatdan temir bilan oson reaksiyaga kirishadigan (ya`ni aktiv metallmaslar, kislotalar va boshqalar) moddalar va havo nami ishtirokida yuzaga keladi:
Oksidlanish
jarayoni Fe(q) → Fe2 2e, E°=-0,44 B
Qaytarilish
jarayoni 0,5O2(gr) 2H2O = 2HO-, E°=0,80 B
Metall yuza qatlamida Fe(OH)2 hosil bo`ladi, lekin u oson H2O v akislorod ishtirokida oksidlanib:
4Fe(OH)2 2H2O O2 → 4Fe(OH)3
hosi qiladi, u esa degidratlanadi:
Fe(OH)3 → FeO(OH)2 H2O
Hosil bo`lgan oksidlangan qatlamni temirning ichki korroziyaga hali uchramagan qatlami bilan yopishqoqligi juda yomon. Himoya xususiyatiga ega bo`lgan, qatlam vazifasini bajaradigan oksidlangan yuza qatlam metall yuzasini uzluksiz qoplashi lozim.Metallar (yun. metalleuo - qaziyman, yerdan qazib olaman) - oddiy sharoitda yuqori elektr oʻtkazuvchanligi, issiq oʻtkazuvchanligi, elektr oʻtkazuvchanligi, elektr magnit toʻlqinlarini yaxshi qaytarishi, plastikligi kabi oʻziga xos xususiyatlarga ega boʻlgan oddiy moddalar. M. Hisoblarning ko`rsatishicha, metall oksidining hajmi metallning shu qismdaga atomlar hajmidan biroz kattaroq bo`lishi, ya`ni metall bo`lishi kerak. Temir zangining bu xususiyati teskari bo`lishi sababli, ichki qatlamlar korroziyasi davom etaveradi. Rux, alyuminiy, xrom, nikel va boshqa metallarning oksid qavatlari metall bilan yopishqoqligi mustahkam bo`lishi shu metallarning ichki qatlamlarini himoya qiladi.Alyuminiy (Aluminium), A1 -Mendeleyev davriy sistemasining III guruhiga mansub kimyoviy element. Tartib raqami 13, atom massasi 26,9815; Aluminiy lot. alumen (achchiqgosh) so‘zidan kelib chiqqan. Tabi-atda bitta barqaror izotop holida (AG‘ 100%) uchraydi, bir necha sun’iy radio-aktiv izotoplari bor, ular orasida eng ahamiyatlisi A12’ (yarim yemirilish dav-ri 7,4-105 y.).
anod
katod
katod
anod
Yer ostida qurilma
katod
anod
4-rasm
Korroziya turlari: a — metall (Al) bilan oksid parrdaning adgeziyasi metallning ichki qismlarini qorroziyadan saqlaydi: 6 — temir yuzasidagi g`ovakli oksid parda metallni ichki qismlarini oksidlanishdan saqpay olmaydi; s— temir yuzasidagi rux qoplama qatlami shikastlangandan so`ng rux anod vazifasini bajaradi, qoplama oksydlanib bo`lgandan keyin temir kimyoviy korroziyada qatnashadi; d — qalaydan yasalgan qoplama shikastlangandan keyin temir elektrokimyoviy korroziyada qatnashadi; e — er osti qurilmalarini aktiv metallar bilan birlashtirilganda temir qurikma katod holida korroziyadan saqlangan (protektor himoya) bo`ladi.
Zichligi kam bo`lgan oksid pardalar oson uqalanib ke-tadi, metallning ichki qabatlariga korroziya sababchilari.— kislorod, CO2 va suv molekulalariga yo`l ochiladi
Korroziyadan saqlash choralaridan biri metall yuzasiga suv va kislorodga chidamli moyli bo`yoqlar surkash ahamiyatli, lekin ular ham uzoq vaqt davomida o`z xususiyatlarini sakdab qola olmaydilar.
Ahamiyati katta bo`lgan boshqa choralar elektrokimyoviy qonuniyatlarga asoslangan. Metall buyumlar yuzasini oksid pardalari mustahkam bo`lgan metall bilan qoplash keng tarqalgan. Temir yuza qatlami rux qatlami bilan qoplangan buyumlarning korroziyaga chidamligi yaxshi, chunki ruxning standart potentsiali bilan temirnikini taqqoslasak:
Fe2 2e→ Fe E°=—0,44 V (katod)
Zn2 2e→Zn E°=-0,76 V (anod)
Ular bir biridan katta farq qilmaydi, bu metallar bir biri bilan kontakt holatida bo`lganligi sababli bir biriga nisbatan galvanik juft vazifasini bajaradi, bunda rux metali temirni korroziyadan saqlaydi, ruxni esa uning mustahkam oksid pardasi korroziyadan saqlaydi. Agar rux qoplamasi ozgina bo`lsa ham shikastlansa, temir buyum kislorod va suv ta`sirida korroziyaga uchramaydi, rux qoplama batamom tugagandan keyingina elektrokimyoviy jarayon kimyoviy jarayonga o`tadi, ya`ni temirning korroziyasi boshlanadi. Temir yuzasida juda oz miqdorda rux metali qolgan bo`lsa ham uning farqi yo`q, jarayon elektrokimyoviy qonuniyatlariga bo`ysunadi.
Temir buyumlarni ruxdan tashqari passivroq bo`lgan metallar, asosan, qalay bilan qoplash ham korroziyadan saqlashga yordam beradi.
Bu holda: Sn 2 → Sn E°=—0,14 V bo`lishi bunday elektrokimyoviy korroziyada qoplama o`zi qatnashmaydi, lekin u katod vazifasini bajarishi temirni oksidlanishdan saqlay olmaydi, faqat mexanik jihatdan oksidlovchi va suv bilan temirni kontaktda bo`lishidan saqlaydi. Lekin, qoplama shikastlansa va temir yuzasining juda ham kichik sathi ochilib qolsa, u kislorod va suv bilan kontaktda bo`lsa, endi korroziyaga faqat temir uchraydi, qoplama qalay qavati saqlanib turadi, jarayon temir tugaguncha davom etishi shubhasiz. Bunday qoplama ostidagi temirning korroziyasi elektrokimyoviy jarayon bo`lgani sababli toza, qoplanmagan temirning oddiy kimyoviy korroziyasidan farq qiladi va eng muhimi shundaki, bunday temirning korroziyasi qoplanmagan temirnikiga nisbatan tezroq sodir bo`ladi.
Yer ostida o`rnatilgan temirdan yasalgan qurilmalar (gaz, suv, neft quvurlari va boshqalar) tuproq tarkibidagi agressiv hodisalar (tuproq korroziyasi) yoki daydi doimiy tok ta`sirida ham (elektrokorroziya) yuzaga keladi. Bunday tokning paydo bo`lishiga doimiy tok manbai hisobiga ishlaydigan transport (tramvay, met-ro, temir yo`l) vositalari sababchi bo`ladi;
Korroziyaga qarshi kurash choralari bir necha xil bo`ladi:
a) metallning yuza qatlamini boshqa metall atomlari bilan boyitish; Kurash - sport turi, belgilangan qoidaga muvofiq ikki sportchining yakkama-yakka olishuvi. Kurashish sanʼati koʻp xalqlarda qadim zamonlardan buyon maʼlum. K. ayniqsa Yunonistonda keng tarqalib, qad. olimpiada musobaqalaridan doimiy oʻrin olib kelgan. Qarshi (1926 37 yillarda Behbudiy) - Qashqadaryo viloyatidagi shahar (1926 yildan), viloyat markazi (1943 yildan). Qashqadaryo vohasining markazida, Qashqadaryo boʻyida, xalqaro t. yil va avtomobil yoʻllari kesishgan joyda.
b) yuqorida aytilgani kabi metall qoplamalar yasash;
v) elektrokimyoviy himoyani amalga oshirish;
g) metallmaslar (bo`yoq, lak, polimerlar) qoplamasini amalga oshirish;
d) korroziyaga olib keluvchi muhitni o`zgartirish (korroziyani susaytiradigan yoki batamom to`xtadigan ingibitorlar — aldegidlar, geterotsiklik birikmalar, ba`zi aminlarni qo`shish) kabi choralari ko`rinadi;
e) korroziyadan saqlash uchun ba`zan protektor himoyani amalga oshirish qulay bo`ladi. Masalan, dengiz kemalarining eng muhim qismlari (masalan, dvigatel vinti) suv ostida elektrolit xususiyatiga ega bo`lgan
guzlar korroziyani osonlashtiradi. Bunday turdagi korroziyadan saqlash uchun temirdan aktiv bo`lgan metall (masalan, magniy qotishmalari, rux bo`lakchalari) bilan suv orqali galvanik juft hosil qilinadi, bunda temir katod vazifasini bajaradi, korroziyada anod yemiriladi. Magniy (Magnesium), Mg - Mendeleyev davriy sistemasining II guruhiga mansub kimyoviy element; ishkoriy - yer metallarga kiradi. Tartib rakami 12, atom massasi 24,305. Tabiiy Magniy 3 ta barqaror izotopdan iborat.
ELEKTROLIZ
Qizdirib suyuqlantirilgan elektrolit yoki uning suvdagi eritmasi orqali elektr toki o`tganda sodir bo`ladigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni elektroliz deb ataladi.
Ma`lumki, har qanday elektrolit eritmasi kation va anionlardan tashkil topgan bo`ladi. Kation va anionlar eritmada tartibsiz harakatda bo`ladi. Agar ana shunday eritmaga musbat va manfiy elektrodlar (anod va katod) tushirilsa eritmadagi ionlar harakati ma`lum tartibga kiradi: anionlar anodga, kationlar katodga tomon harakat qiladi. Kationlar katodga borib, undan elektron oladi, anionlar esa aksincha ortiqcha elektronlarni anodga beradi; katodda qaytarilish, anodda oksidlanish jarayo-ni sodir bo`ladi. Natijada, elektroliz mahsulotlari erkin hodtsa ajralib chiqadi yoki o`zaro (yoki erituvchi bilan) kimyoviy reaktsiyaga kirishadi; Mahsulot - iqtisodiy faoliyatning ashyolar va xizmatlarda mujassam etilgan natijasi. Uning moddiy-buyum shakli moddiy M. koʻrinishiga ega. Maʼnaviyat sohasida gʻoya, ixtiro va kashfiyotlar, yangi texnologiyalar, i.t. Ko`pincha, tuz, kislota va ishqorlar elektroliz qilinganda, o`sha moddalar tarkibiga kirgan elementlar ajralib chiqmasdan, katodda vodorod va anodda kislorod ajralib chiqadi. Masalan, K2SO4, KNO3, KOH, H2SO4 kabi moddalarning eritmalari elektroliz qilinganda vodorod va kislorod ajralib chiqadi. Buning sababi shundaki, eritmada elektrolit ionlari bilan birga suv ionlari (H va OH) ham bo`lib, vodorod ionlari katodga, gidroksid ionlari esa anodga tomon harakat qiladi. Shunday qilib, katodga ikki ion: metall ioni va vodorod ioni kelib neytrallanishi mumkin. Bulardan qaysi birining avval neytrallanishi ularning standart potentsialiga, kontsentratsiyasiga va ba`zan elektrod qanday moddadan iboratligiga bog`liq bo`ladi. Umuman, metall o`z elektronlarini qancha oson bersa, uning ionlari shuncha qiyin neytrallanadi. Shu sababdan, metallarning kuchlanishlar qatorida vodoroddan chapda turgan K, Na, Sa, Mg va Al metallarining birikmalari elektroliz qilinganda katodda gaz holatidagi vodorod ajralib chiqadi;
2H 2e → 2 H→ H2
chunki bu metallarning standart elektrod potentsiallari bilan vodorodning potentsiali orasida katta farq bor. Vodorod ajralib chiqqan sari eritmadaga suvning yangi molekulalari dissotsilanaveradi, buning natijasida katod yaqinida gidroksid ionlari tuplanib, eritma ishqoriy reaksiyaga ega bo`ladi. Shu sababli osh tuzi eritmasi elektroliz tushganda katod yaqinida NaOH hosil bo`ladi. Natriyga nisbatan inert bo`lgan elektrodlarda (masalan, platinada) avval natriyning zaryadsizlanishi mumkin emas. Lekin katod natriyga nisbatan indifferent bo`lmasa, katodda natriy ajralib chiqa oladi; masalan, osh tuzi eritmasini elektroliz qilishda katod sifatida simob elektrod ishlatilsa, katodda natriy amalgamasi hosil bo`ladi.
Metallarning kuchlanishlar qatorida rux bilan vodorod orasidagi metallar birikmalarining elektrolizi juda ajoyib boradi. Masalan, rux xlorid eritmasi elektroliz qilinganda, nazariy jihatdan olganda, rux-ajralib chiqmasligi lozim edi, chunki ruxning standart potentsiali E°——0,76 V. Vaholanki, katodda rux ajralib chiqadi. Buning sababi shundaki, rux elektrodida vodorod ajralib chiqishi qiyinlashadi.
Temir, nikel birikmalarining elektrolizida ham shu hodisa yuz beradi. Bularda o`ta kuchlanish hodisasi katta rol o`ynaydi.
Ma`lumki, manfiy ionlar, shu jumladan, gidroksid ionlari ham, anodga tomon harakat qiladi. Agar manfiy ion tarkibida kislorod bo`lsa (masalan, NO3, SO3, CO3 va hokazo), elektroliz vaqtida anodda gazsimon kislorod ajralib chiqadi. Buning sababi gidroksid ionlarining zaryadsizlanishidir:
4OH-4e→ 2H2O O2
Gidroksid ionlari parchalangan sari suvning yangi molekulalari dissotsilanaveradi: natijada anod yaqinida vodorod ionlarining kontsentratsiyasi ortib ketadi.
Kation va anionlarning elektrodlarda qaytarilishi (katodda) va oksidlanishi (anodda) ma`lum tartibga ega. Ba`zi kation va anionlarning elektrokimyoviy qatori quyidagi tartibga ega bo`lgan jarayonlar, odatda anod metallardan yasalgan hodda kuzatiladi va bu jarayon katodda bo`ladigan reaksiyaning teskarisidir.
Katodda sodir bo`ladigan reaktsiyalarda kationning suv molekulalari bilan gidratlanish energiyasi hisobga olinishi kerak, masalan, natriy kaltsiydan elektrokimyoviy qatorda pastroqda joylashgan bo`lsa ham, natriy suv bilan kalsiyga nisbatan aktivroq ta`sirlashadi. Buning sababi sifatida kaltsiy birshshalari suvda natriynikiga nisbatan kamroq erishi ham bo`lishi mumkin, shu tufayli metallarni suv bilan ta`sirlashish tezligi hosil bo`lgan moddalarning erish tezliga bilan ham bog`liq bo`lishi kerak.
Alyuminiyning elektrokimyoviy qatordagi aktivligi tajribada kuzatiladigan xususiyatidan kattaroq bo`lishi kerak, chunki uning yuza qabatidagi oksid parda metallning aktivligidan kichik, arap shu parda bo`lmaganda edi, amalda bu metall aktivroq bo`lar edi. Bu vaziyatni quyidagi tajribada kuzatish mumkin: alyuminiy parchasining yuzasini qoplagan oksid pardadan simob (II)-nitrat erit-masi bilan ho`llab nam havoda qisqa vaqtga qoldirilsa, parcha yuzasida metallning suv bug`i bilan reaktsiyasi natijasida Al(OH)3 po`rsildoq pardasini emas, parchalarini kuzatish mumkin. Yuza qatlami oksid pardadan tozalanmagan alyuminiy buyumlarning shunday sharoitda juda ham turg`un bo`lishiga hech kim shubhalanmaydi.
Katod vazifasini bajaradigan metall tabiati yuqorida keltirilgan qatorga ta`sir qilishi mumkin. Agar katod sifatida simob olinsa, unda vodorod ionining zaryadsizlanishi katod sifatida platina yoki grafit bo`lgan hollarga nisbatan qiyinroq sodir bo`ladi. Natriy ioni simob katodda vodorod ioniga nisbatan osonroq zaryadsizlanadi, chunki jarayonda hosil bo`ladigan natriy metali simobda erib amalgama hosil qiladi. Vodorod molekulasi bunday xossaga ega emas. Shu sababli simob elektrod yordamida sanoatda natriy ishqorini uning xloriddan elektroliz qilib olish ancha qulay usul hisoblanadi.
Tarkibida kislorod bo`lmagan anionlar (masalan, Cl-, Br-, S-2) elektroliz jarayonida o`z zaryadini yo`qotib, erkin holda (xlor, brom, oltingugurt holida) ajralib chiqadi. Ba`zan elektroliz juda murakkab boradi. Masalan, sulfat kislotaning kontsentrlangan eritmalari elektroliz qilinganda, anodda kislorod ajralib chiqmasdan, balki murakkab tarkibli persulfat kislota H2S2O8 hosil bo`ladi:
Elektroliz jarayonida birlamchi va ikkilamchi holatlar boradi. Elektr toki ta`sirida ionlarning elektron biriktirib olish yoki elektron berish hodisasi birlamchi jarayondir. Lekin ko`pincha, birlamchi jarayon natijasida hosil bo`lgan neytral zarrachalar ikkilamchi jarayonga, ya`ni kimyoviy jarayonga uchraydi. Masalan, HCl eritmasining elektrolizida quyidagi birlamchi va ikkilamchi jarayonlar sodir bo`ladi:
Birlamchi jarayon Ikkilamchi jarayon
katodda: H e→H H H → H2
anodda: Cl-→e→C1 Cl C1→C12
C12 H2O→ HCl CLO
Elektroliz vaqtida sodir bo`ladigan ikkilamchi jarayonlar turli moddalarni elektrokimyoviy usul bilan olishda, metallarni zanglashdan saqlash uchun zanglamas metallar bilan galvanik usudda qoplashda (nikellash, kad-miylash va hokazo) katta ahamiyatga ega; masalan, katod sifatida sirtiga nikel yuritilishi kerak bo`lgan jism, anod sifatida esa nikel metali olinib NiSO4 eritmasi elektroliz qilinsa, nikel ajralib chiqqanligidan katod sirti nikel metali bilan qoplanadi, anod esa erib NiSO4 ga aylanadi. Natijada, eritmadagi NiSO4 ning miqdori o`zgarmay qoladi.
ELEKTROLIZ QONUNLARI
Elektr energiyasi ta`sirida vujudga keladigan kimyoviy jarayonlar unumi bilan elektr toki o`rtasida miqdoriy bog`lanish borligini dastlab (1836 yilda) ingliz olymi M.Inglizlar britanlar, (oʻzlarini inglish deb ataydilar) - xalq. [[Buyuk Britaniyaning asosiy aholisi. Umumiy soni (48,5 mln. kishi, 1990-y.lar oʻrtalari), jumladan, [[Buyuk Britaniyada 44,7 mln. kishi, Kanadada 1 mln. Faradey aniqladi. M. Faradey fanga elyoktrod, anod, katod, anion, elektrolit, elektroliz tushunchalarini kiritdi. Bu atamalar hozirga qadar qo`llanilib keladi. Faradey o`z tajribalarini bajarishda bir necha galvanik elementni ketma-ket ulab, batareya hosil qildi: elektroliz qilishda ana shu batareyadan elektr toki manbai sifatida foydalandi. U o`z tekshirishlari natijasida quyidagi elektroliz qonunlarini kashf etdi:
I.Faradeyning 1 – qonuni. Elektroliz jarayonida elektrodda ajralib chiqadigan moddaning massa miqdori eritmadan o`tgan elektr toki mitsdoriga to`g`ri proportsional bo`ladi.
Agar elektrodda asralib chiqqan moddaning massasini t, elektr miqdorini Q bilan, tok quchini I, vaqtni t bilan ishoralasak, Faradeyning 1 qonuni quyidagicha yoziladi:
m=KQ=Kit
bu yerda: K — ayni elementning elektrokimyoviy ekvivalenti (gKl-1), ya`ni eritma orqali kulon elektr goki o`tganda ajralib chiqadigan modda massasi.
2. Faradeyning 2-qonuni. Agar bir necha ketma-ket ulangan elektrolizerdagi elektrolit eritmasi ortadi bir xiu miqdorda elektr toki o`tkazishda, elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning massa miqdorlari o`sha moddalarning kimyoviy ekvivalentlariga proportsional bo`ladi.
Bir idishga AgNO3, ikkinchi idishga HCl, uchinchi idishga CuSO4, to`rtinchi idishga FeCl3 eritmalari solinib, har qaysi idishga bir xil moddadan yasalgan va bir xil kattalikdagi ikki elektrod tushirilib, barcha elektrodlar bir-biri bilan ketma-ket ulanib elektrodlarga xok berilsa, sistema orqali 96485 kulon yoki 26,8 amper-soat elektr toki o`tganda, birinchi idishda 108 g kumush va 8 g kislorod, ikkinchi idishda 1 r vodorod va 35,46 g xlor, uchinchi idishda 31,8 g mis va 8 g kislorod, to`rtinchi idishda esa 18,66 g temir va 35,46 g xlor ajralib chiqadi.
Faradeyning 2-qonuni K formula bilan ifodalanadi. Uning birinchi va ikkinchi qonunlari uchun kelib chiqadi.
Bu erda, E — moddaning kimyoviy ekvivalenti. Elektroliz vaqtida asosiy jarayondan tashqari turli qo`shimcha hodisalar ham sodir bo`lishi sababli ma`lum miqdor elektr toki o`tkazilganida elektrodlarda ajralib chiqadigan modtsa miqdorlari Faradey qonunlari bilan hisoblanadigan miqdordan kamroq bo`ladi. Shunga ko`ra «elektroliz unumi» yoki «tokga nisbatan unum» degan tushuncha kiritilgan:
bu yerda: ml—amalda ajralib chiqqan modda miqdori, t —nazariy mikdor ya`ni Binobarin, ga ega bo`lamiz.
Misol. Mis tuzi eritmasini 50 amper tok bilan 5 soat elektroliz qilinganda 275 gr mis ajralib chiq-qan. Elektroliz jarayonining unumini toping.
Yechish:
ELEKTROLIZ JARAYONINING TEXNIKADA
ISHLATILISH SOHALAR
-
Suyuqlantirilgan natriy xloriddan natriy metal va xlor olish.
-
Simob katodda osh tuzi eritmasini elektroliz qilish natriy ishqor va xlor olish.
-
Natriy gipoxloriti va xloratini olish.
-
Kaliy sulfat yoki sulfat kislota qo`shilgan suvni elektroliz qilib vodorod olish.
-
Boksitning kriolitdagi suyuqlanmasidan alyuminiy olish.
-
Alyuminiydan yasalgan buyumlarni yuza qatlamlarini anod qisman oksidlash va rangli qabatlar hosil qilish.
-
Etarli darajada toza bo`lmagan mis, nikel bo`lakla-
ridan anod yasab ularni katodda toza holda ajratib olish
(rafinatsiya jarayoni).
-
Metall buyumlar yuzasini korroziyaga chidamli metallar (xrom, nikel, va boshqalar) qatlami bilan qoplash.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. N.A. Adabiyot (arab. - adab so‘zining ko‘pligi) - 1. Fan va amaliyotning biror sohasidagi yutuqlarni umumlashtiruvchi asarlar majmui (texnikaviy A., qishloq xo‘jaligi A.i, siyosiy A. va boshqalar). 2. San’atning bir turi (badiiy A. deb ham ataladi) Parpiyev, A.G.Muftahov, X.R.Rahimov “Noorganik kimyo” Toshkent “O`zbekiston” 2003
2. X.U.Toshkent - Markaziy Osiyoning eng yirik qadimiy shaharlaridan biri - O‘zbekiston Respublikasining poytaxtidir. Oʻrta Osiyoning yirik sanoat-transport chorraxasi va madaniyat markazlaridan biri. Mamlakatning shimoli-sharqiy qismida, Tyanshan togʻlari etaklarida, 440–480 m teppalikda, Chirchiq daryosi vodiysida joylashgan. Usmanov, X.R.Rustamov, X.R.Rahimov. Fizikaviy ximiya. Toshkent. “O`qituvchi” 1974- yil.
5. Internet ma`lumotlari: www.ezuedu.uz
www.google.uz
www.ref.uz
|