1. Oerstedin təcrübəsində nə müşahidə edildi?
a) İki paralel keçiricinin cərəyanla qarşılıqlı təsiri.
b) İki maqnit iynəsinin qarşılıqlı təsiri.
c) Maqnit iynəsinin keçiricidən cərəyan keçdiyi zaman onun yanında fırlanması.
d) yaranması elektrik cərəyanı bir maqnit yerləşdirildikdə bir rulonda.
2. Cərəyanlar eyni istiqamətdə keçərsə, iki paralel keçirici bir-biri ilə necə qarşılıqlı təsir göstərir?
a) cəlb olunur. b) dəf etmək. c) Qarşılıqlı təsir qüvvəsi sıfırdır. d) Düzgün cavab yoxdur.
3. Bir keçiricidən birbaşa elektrik cərəyanı keçirildikdə onun ətrafında maqnit sahəsi yaranır. O, kağız vərəqində polad yonqarların yerləşməsi və ya keçiricinin yaxınlığında yerləşən maqnit iynəsinin fırlanması ilə müəyyən edilir.Bu maqnit sahəsini kosmosda necə hərəkət etdirmək olar?
a) Polad qırıntıların köçürülməsi. b) Maqniti hərəkət etdirməklə. c) keçiricinin cərəyanla ötürülməsi. d) Maqnit sahəsinin hərəkəti mümkün deyil.
4. K açarı açıldıqda bobinin içərisində A və B nöqtələrində yerləşdirilən maqnit iynələri necə yerləşəcək?
a) Şəkildə sağa bərabər şimal qütbü.
b) Şəkildə sola eyni şimal qütbü.
c) Şimal qütbləri bir-birinə baxan oxlar.
d) Cənub qütbləri bir-birinə baxan oxlar.
5. Niyə AC mühərriklərinin cihazı DC-dən daha sadədir? Niyə DC mühərrikləri nəqliyyat vasitələrində istifadə olunur?
6. Elektromaqnitin qütblərini təyin edin.
7. Cərəyanların maqnit sahəsini təsvir edin və qüvvə xətlərinin istiqamətini təyin edin maqnit sahəsi.
8. Maqnit sahəsində yerləşdirilmiş cərəyan keçiriciyə təsir edən qüvvənin istiqamətini təyin edin.
9. Üç elementiniz var - "cihaz": taxta blok, iki cəlbedici olmayan polad mismar və daimi maqnit.
Üç "qara qutu" müvafiq olaraq: bir maqnit, iki mismar və taxta blokdan ibarətdir. Qutuların hər birində nə olduğunu öyrənmək üçün hansı alətlərdən və hansı ardıcıllıqla istifadə etmək daha yaxşıdır?
10. Daimi cərəyan mühərriki gərginliyi 24 V olan mənbədən 2 A cərəyan sərf edir. Mühərrikin sarımının müqaviməti 3 ohm olarsa, onun mexaniki gücü nə qədərdir? Onun K.P.D. nədir?
Kesiti və maqnit sahəsi Şəkil 1-də göstərilən keçiricidəki cərəyanın istiqamətini təyin edin.3. Maqnit sahəsinin xətlərinin istiqaməti oxlarla göstərilən keçiricidə cərəyan hansı istiqamətə malikdir (şəkil 3)?
5. Şəkil 5-də göstərilən maqnit qüvvə xətləri istiqamətində, halqada dairəvi cərəyanın istiqamətini təyin edin.
Elektromaqnit dalğaları yaranır: A. Elektrik yükləri sabit sürətlə hərəkət etdikdə. B. Elektrikin sürətləndirilmiş hərəkəti iləB. Stasionar yüklər ətrafında.
G. Sabit elektrik cərəyanının keçdiyi sabit keçiricinin ətrafında.
D. Sabit yüklü metal lövhənin ətrafında
1. Elektrik cərəyanına... deyilir A). elektronların hərəkəti. B). yüklü hissəciklərin nizamlı hərəkəti. B). elektronların nizamlı hərəkəti. 2.Keçiricidə elektrik cərəyanı yaratmaq üçün lazımdır... A). içində elektrik sahəsi yaradın. B). içində elektrik yükləri yaradır. B). onun içindəki elektrik yüklərini ayırmaq. 3. Hansı hissəciklər metallarda elektrik cərəyanı yaradır? A). Sərbəst elektronlar. B). müsbət ionlar. B). mənfi ionlar. ^ 4. Qalvanometrlərdə cərəyanın hansı hərəkətindən istifadə olunur? A. Termal. B. Kimyəvi. B. Maqnit. 5. Elektrik sobasının dövrəsində cərəyanın gücü 1,4 A. Onun spiralinin kəsişməsindən 20 dəqiqə ərzində hansı elektrik yükü keçir? A). 3200 cl. B). 1680 sinif B). 500 cl. ^ 6. Hansı diaqramda (şəkil 1) ampermetr dövrəyə düzgün qoşulub? AMMA). 1. B). 2. B). 3. 7. Keçiricidən 6 C-yə bərabər elektrik yükü keçəndə 660 J iş yerinə yetirilir.Bu keçiricinin uclarında gərginlik nə qədərdir? AMMA). 110 V. B). 220 V. V). 330V. ^ 8. Hansı diaqramda (şəkil 2) voltmetr dövrəyə düzgün qoşulmuşdur? AMMA). 1. B). 2. 9. İki çəngəl mis məftil eyni bölmənin uzunluğu müvafiq olaraq 50 və 150 m-dir.Onlardan hansının müqaviməti daha böyükdür və neçə dəfədir? AMMA). Birincisi 3 dəfədir. B). İkincisi 3 dəfədir. ^ 10. Uzunluğu 25 sm, en kəsiyi 0,1 mm2 olan nikel naqilin uclarında gərginlik 6 V olarsa, ondan keçən cərəyanın gücü nə qədərdir? AMMA). 2 A. B). 10 A. B). 6 A
1. Elektrik cərəyanının gücü hansı vahidlərlə ölçülür? A. Ohm; B. J; W.W; G. A.2. Elektrik cərəyanı hər hansı bir mühitdən keçdikdə həmişə hansı hərəkətlər özünü göstərir?
AMMA. Termal; B. maqnit; AT. kimyəvi; G.İşıq.
4. 10 C yük daşıyarkən 2200 J iş görülərsə, lampanın hansı gərginlik altında olduğunu müəyyənləşdirin.
5. Şəkildə göstərilən dövrədə AB kəsiyinin müqavimətini təyin edin.
6. Uzunluğu 150 m və kəsiyi 0,2 mm2 olan bir nikrom telin müqavimətini hesablayın.
7. Kesiti 3,5 mm2 və uzunluğu 14,2 m olan mis keçirici 2,25 A cərəyanı daşıyır. Bu keçiricinin uclarında gərginliyi təyin edin.
8. Keçiricinin kəsişməsindən 16 A cərəyan gücündə 35 s ərzində neçə elektron keçir?
9. Müqaviməti 6 ohm olan bir rezistor hazırlamaq üçün götürülmüş kəsiyi 2 mm2 olan bir dəmir telin kütləsini təyin edin.
Elektroaktivləşdirilmiş su məhlulları - katolitlər və anolitlər istifadə edilə bilər Kənd təsərrüfatı, bitki məhsuldarlığını artırmaq, heyvandarlıqda, tibbdə, suyun dezinfeksiyası üçün və məişət məqsədləri üçün. Elektrokimyəvi suyun təmizlənməsinə bir neçə elektro daxildir kimyəvi proseslər daimi olaraq köçürmə ilə bağlıdır elektrik sahəsi elektronlar, ionlar və digər hissəciklər (elektroliz, elektroforez, elektroflotasiya, elektrokoaqulyasiya), əsas su elektrolizidir. Bu məqalə oxucunu suyun elektrolizinin əsasını təşkil edən əsas proseslərlə tanış edir.
Giriş
Suyun elektrokimyəvi aktivləşməsi fenomeni (EAW) elektronlar tərəfindən və şərtlərdə DEL vasitəsilə qeyri-tarazlıq yükünün ötürülməsi zamanı elektrodların (anod və katod) ikiqat elektrik qatında (DEL) suya elektrokimyəvi və elektrofiziki təsirlərin birləşməsidir. elektrokimyəvi reaksiyaların nəticəsində yaranan qaz məhsullarının maye içərisində intensiv dispersiyası. ECA prosesində dörd əsas proses var:
- xarici sabit elektrik sahəsinin yaratdığı elektrodlardakı redoks reaksiyaları nəticəsində suyun elektrolitik parçalanması (elektroliz);
- elektroforez - müsbət yüklü hissəciklərin və ionların katoda, mənfi yüklü hissəciklərin və ionların isə anoda elektrik sahəsində hərəkəti;
- elektroflotasiya - incə dispers qaz qabarcıqlarından (katodda hidrogen və anodda oksigen) və qaba dispers su çirklərindən ibarət qaz flokullarının və aqreqatlarının əmələ gəlməsi;
- elektrokoaqulyasiya - metalın anodik həlli prosesi və sabit elektrik sahəsinin təsiri altında metal kationlarının Al 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ əmələ gəlməsi nəticəsində çökmüş dispers fazanın hissəciklərinin kolloid aqreqatlarının əmələ gəlməsi. .
Suyun birbaşa elektrik cərəyanı ilə təmizlənməsi nəticəsində, suyun parçalanma potensialına (1,25 V) bərabər və ya ondan artıq potensialda su, elektron aktivliyinin və digər fiziki-kimyəvi parametrlərin (pH,) anormal dəyərləri ilə xarakterizə olunan metastabil vəziyyətə keçir. Eh, ORP, elektrik keçiriciliyi). Suyun həcmindən sabit elektrik cərəyanının keçməsi elektrokimyəvi proseslərlə müşayiət olunur, nəticədə suyun çirklənməsinin məhvinə (məhv edilməsinə), kolloidlərin laxtalanmasına, qaba çirklərin toplanmasına və sonradan flotasiyasına səbəb olan redoks reaksiyaları baş verir. .
Suyun elektrokimyəvi aktivləşməsi fenomeni qeyri-tarazlıq yükünün ötürülməsi zamanı elektrodların ikiqat elektrik qatında suya elektrokimyəvi və elektrofiziki təsirlərin birləşməsidir.
İşıqlandırma və ağartma üçün elektrokimyəvi müalicə istifadə olunur təbii sular, onların yumşaldılması, ağır metallardan (Cu, Co, Cd, Pb, Hg), xlor, flüor və onların törəmələrindən təmizlənməsi, tərkibində neft məhsulları, üzvi və üzvi xlor birləşmələri, boyalar, səthi aktiv maddələr, fenol olan tullantı sularının təmizlənməsi üçün. Suyun elektrokimyəvi təmizlənməsinin üstünlükləri dəyərləri tənzimləməyə imkan verməsidir pH pH və redoks potensialı E h , suda müxtəlif kimyəvi proseslərin mümkünlüyü ondan asılıdır; aerasiya çənlərində aktiv lilin enzimatik aktivliyini artırır; azaldır müqavimət və üzvi çöküntülərin laxtalanması və çökməsi üçün şəraiti yaxşılaşdırır.
1985-ci ildə EXHAV rəsmi olaraq fiziki və kimyəvi hadisələrin yeni sinfi kimi tanındı. Rusiya Federasiyası Hökumətinin 15 yanvar 1998-ci il tarixli VCh-P1201044 saylı Sərəncamı ilə tibb, kənd təsərrüfatı və sənayedə bu texnologiyadan istifadə etmək üçün nazirliklərə və idarələrə tövsiyələr verildi.
su elektrolizi
Elektrokimyəvi suyun təmizlənməsinin əsas mərhələsi suyun elektrolizidir. Sudan sabit elektrik cərəyanı keçirildikdə, elektronların katodda suya daxil olması, eləcə də anodda elektronların sudan çıxarılması, katodun səthlərində bir sıra redoks reaksiyaları ilə müşayiət olunur. anod. Nəticədə yeni maddələr əmələ gəlir, molekullararası qarşılıqlı təsirlər sistemi dəyişir, suyun tərkibi, o cümlədən suyun strukturu dəyişir. Tipik quraşdırma elektrokimyəvi suyun təmizlənməsi üçün su təmizləyici qurğu 1, elektrolizator 2, elektrokimyəvi təmizlənmədən sonra suyun təmizlənməsi bölməsi 3 (şəkil 1) ibarətdir.
Bəzi elektrokimyəvi su təmizləyici qurğularda suyun ilkin mexaniki təmizlənməsi təmin edilir ki, bu da elektrolitik hüceyrənin iri çirklərlə tıxanma riskini azaldır. hidravlik müqavimət. üçün bloklayın mexaniki təmizləmə elektrokimyəvi müalicə nəticəsində su elektrokoaqulyasiyadan sonra kobud çirklərlə, məsələn, metal hidroksidlərin (Al (OH) 3, Fe (OH) 3, Mg (OH) 2) lopaları ilə doymuş olarsa, su lazımdır. Quraşdırmanın əsas elementi bir və ya bir neçə elektroliz hüceyrəsindən ibarət elektrolizatordur (şəkil 2).
Elektroliz hüceyrəsi iki elektroddan - müsbət yüklü anod və mənfi yüklü katoddan əmələ gəlir, birbaşa cərəyan mənbəyinin müxtəlif qütblərinə qoşulur. Elektrodlararası boşluq elektrik cərəyanını keçirə bilən elektrolit olan su ilə doldurulur. Cihazın işləməsi nəticəsində elektrik yüklərinin su təbəqəsi vasitəsilə ötürülməsi - elektroforez, yəni qütb hissəciklərinin, yük daşıyıcılarının - ionların əks işarəli elektrodlara miqrasiyası baş verir.
Sudan sabit elektrik cərəyanı keçirildikdə, elektronların katodda suya daxil olması, eləcə də anodda elektronların sudan çıxarılması, katodun səthlərində bir sıra redoks reaksiyaları ilə müşayiət olunur. anod.
Bu zaman mənfi yüklü anionlar anoda, müsbət yüklü kationlar isə katoda keçir. Elektrodlarda yüklənmiş ionlar yüklərini itirir, depolarizasiya edir və parçalanma məhsullarına çevrilir. Elektroforezdə yüklü ionlarla yanaşı, müxtəlif dispersiyanın qütb hissəcikləri, o cümlədən qaba hissəciklər (emulsiyalaşmış hissəciklər, qaz qabarcıqları və s.) iştirak edir, lakin elektrokimyəvi yüklərin ötürülməsində əsas rolu ən yüksək hərəkətliliyə malik yüklü ionlar oynayır. Qütb hissəciklərinə su çirkləri və su molekulları arasından qütb hissəcikləri daxildir ki, bu da onların xüsusi quruluşu ilə izah olunur.
Hidrogen atomlarından daha böyük elektronmənfiliyə malik olan su molekulunun bir hissəsi olan mərkəzi oksigen atomu elektronları özünə tərəf çəkərək molekula asimmetriya verir. Nəticədə elektron sıxlığı yenidən bölüşdürülür: su molekulu qütblərdə müsbət və mənfi yükləri olan 1,85 D (Debye) dipol anına malik elektrik dipolunun xüsusiyyətlərini alaraq qütbləşir (şəkil 3).
Elektrod reaksiyalarının məhsulları neytrallaşdırılmış sulu çirklər, su molekullarının elektrolitik məhv edilməsi zamanı əmələ gələn qaz hidrogen və oksigen, alüminium və poladdan hazırlanmış metal anodlardan istifadə edildikdə metal kationları (Al 3+, Fe 2+, Fe 3+) , molekulyar xlor və s. Bu zaman katodda qaz halında hidrogen, anodda isə oksigen əmələ gəlir. Suyun tərkibində müəyyən miqdarda hidronium ionu H 3 O + var, atom hidrogen H əmələ gəlməsi ilə katod səthində depolarizasiya olunur:
H 3 O + + e - → H + H 2 O.
Qələvi bir mühitdə H 3 O + yoxdur, lakin su molekulları atom hidrogen H - və hidroksid OH - meydana gəlməsi ilə müşayiət olunur:
H 2 O + e - → H + OH -.
Reaktiv hidrogen atomları katodların səthlərində adsorbsiya edilir və rekombinasiyadan sonra sudan qaz halında ayrılan molekulyar hidrogen H 2 əmələ gətirir:
H + H → H 2.
Eyni zamanda, anodlarda atomik oksigen buraxılır. Turşu mühitdə bu proses su molekullarının məhv edilməsi ilə müşayiət olunur:
2H 2 O - 4e - → O 2 + 4H +.
Qələvi bir mühitdə OH hidroksid ionları həmişə elektrodlarda elektroforezin təsiri altında katoddan anoda doğru hərəkət edən oksigen əmələ gəlməsi mənbəyi kimi xidmət edir:
4 OH - → O 2 + 2 H 2 O + 4 e -.
Bu reaksiyaların normal redoks potensialları müvafiq olaraq +1,23 və +0,403 V-dir, lakin proses bəzi şərtlər altında davam edir.
həddindən artıq gərginlik. Elektroliz hüceyrəsi yuxarıda göstərilən məhsulların generatoru hesab edilə bilər, bəziləri bir-biri ilə kimyəvi qarşılıqlı əlaqəyə girir. suyun çirklənməsi elektrodlararası məkanda suyun əlavə kimyəvi təmizlənməsini təmin edin (elektroflotasiya, elektrokoaqulyasiya). Bu ikincili proseslər elektrodların səthində deyil, suyun həcmində baş verir. Buna görə də, elektrod proseslərindən fərqli olaraq, onlar həcmli olaraq təyin olunurlar. Onlar elektroliz zamanı suyun temperaturunun artması və su molekullarının katodik məhv edilməsi zamanı pH-ın artması ilə başlanır.
Katodik və anodik oksidləşməni fərqləndirin. Molekulun katod oksidləşməsi zamanı üzvi maddələr, katodlarda sorbsiya edilərək, sərbəst elektronları qəbul edir, bərpa olunur, çirkləndirici olmayan birləşmələrə çevrilir. Bəzi hallarda bərpa prosesi bir mərhələdə baş verir:
R + H + + e - → RH, burada R üzvi birləşmədir; RH birləşmənin nəmlənmiş formasıdır və çirkləndirici deyil.
Digər hallarda katodik reduksiya iki mərhələdə baş verir: birinci mərhələdə (I) üzvi molekul aniona çevrilir, ikincidə (II) anion su protonu ilə qarşılıqlı təsir göstərərək nəmləndirilir:
R + e - → R - , (I) R - + H + → RH. (II)
Katodik və anodik oksidləşməni fərqləndirin. Katod oksidləşmə zamanı üzvi maddələrin molekulları katodlarda sorbsiya olunaraq sərbəst elektronları qəbul edir və azalır.
Yüksək həddindən artıq gərginlik (qurğuşun, kadmium) tələb edən materiallardan hazırlanan katodlar yüksək elektrik enerjisi ilə üzvi molekulları məhv etməyə və reaktiv sərbəst radikalları - sərbəst qoşalaşmamış elektronları (Cl*, O*, OH* olan hissəciklər yaratmağa imkan verir. ) atomların və ya molekulların xarici orbitlərində , NO*2 və s.). Sonuncu vəziyyət sərbəst radikallara reaktivlik xüsusiyyətini, yəni sulu çirklərlə kimyəvi reaksiyalara girmək və onları məhv etmək qabiliyyətini verir.
RH → R + H + + e - .
Üzvi birləşmələrin anodik oksidləşməsi tez-tez sərbəst radikalların meydana gəlməsinə səbəb olur, sonrakı çevrilmələri onların reaktivliyi ilə müəyyən edilir. Anodik oksidləşmə prosesləri çoxmərhələlidir və aralıq məhsulların əmələ gəlməsi ilə davam edir. Anodik oksidləşmə üzvi birləşmələrin kimyəvi dayanıqlığını azaldır və kütləvi proseslər zamanı onların sonrakı parçalanmasını asanlaşdırır.
Həcmli oksidləşmə proseslərində su elektrolizinin məhsulları - oksigen (O 2), hidrogen peroksid (H 2 O 2) və oksigen tərkibli xlor birləşmələri (HClO) xüsusi rol oynayır. Elektroliz prosesində son dərəcə reaktiv bir birləşmə əmələ gəlir - H 2 O 2, molekullarının əmələ gəlməsi anodda hidroksil ionlarının (OH-) boşaldılması məhsulları olan hidroksil radikalları (OH *) hesabına baş verir. :
2OH - → 2OH* → H 2 O 2 + 2e -, burada OH* hidroksil radikalıdır.
Üzvi maddələrin oksidləşdirici maddələrlə qarşılıqlı təsir reaksiyaları müəyyən bir müddət ərzində davam edir, müddəti elementin redoks potensialının dəyərindən və reaksiya verən maddələrin konsentrasiyasından asılıdır. Çirkləndiricinin konsentrasiyası azaldıqca və çirkləndiricinin konsentrasiyası azaldıqca oksidləşmə prosesi də azalır.
Elektrokimyəvi müalicə zamanı oksidləşmə prosesinin sürəti təmizlənmiş suyun temperaturundan və pH-dan asılıdır. Üzvi birləşmələrin oksidləşməsi prosesində həm sonrakı çevrilmələrə davamlılığı, həm də toksiklik göstəriciləri ilə ilkin məhsullardan fərqlənən ara məhsullar əmələ gəlir.
Aktiv xlorun və onun elektrolizatorda əmələ gələn oksigen tərkibli birləşmələrinin mənbələri təmizlənmiş sudakı xloridlər və elektrolizdən əvvəl təmizlənmiş suya daxil olan natrium xloriddir (NaCl). Cl-anionlarının anodik oksidləşməsi nəticəsində qaz halında olan xlor Cl 2 əmələ gəlir. Suyun pH-dan asılı olaraq ya hipoklor turşusu HOCl əmələ gətirmək üçün hidroliz olur, ya da hipoxlorit ionları ClO - əmələ gətirir. Reaksiyanın tarazlığı pH dəyərindən asılıdır.
pH = 4-5 olduqda, bütün xlor hipoklor turşusu (HClO), pH = 7-də xlorun yarısı hipoxlorit ionu (OCl -), yarısı hipoklor turşusu şəklində olur. (HClO) (Şəkil 4). Hipoxlorit ionunun (ClO -) oksidləşmiş maddə ilə qarşılıqlı təsir mexanizmi aşağıdakı tənliklə təsvir edilmişdir:
ClO - + A = C + Cl, burada A oksidləşə bilən maddədir; C oksidləşmə məhsuludur.
Üzvi birləşmələrin hipoxlorition (ClO -) ilə elektrokimyəvi oksidləşməsi Eh redoks potensialının artması ilə müşayiət olunur ki, bu da oksidləşdirici proseslərin üstünlük təşkil etdiyini göstərir. Eh artımı elektrodlararası məkanda aktiv xlorun konsentrasiyasının sudakı üzvi çirklərin tərkibinə nisbətindən asılıdır. Təmizləmə və çirklənmənin miqdarını azaltdıqca bu nisbət artır, bu da Eh-nin artmasına səbəb olur, lakin sonra bu göstərici sabitləşir.
Faraday qanununa görə birbaşa elektrik cərəyanı keçərkən elektrodlara reaksiya verən maddənin miqdarı cari gücə və emal müddətinə düz mütənasibdir:
G = AI cur τ, (1)
burada A elementin elektrokimyəvi ekvivalentidir, g/(A⋅h); I cur - cərəyan gücü, A; τ - emal vaxtı, h.Elementin elektrokimyəvi ekvivalenti düsturla müəyyən edilir:
A = M / 26.8z , (2)
burada M elementin atom kütləsi, g; z onun valentliyidir. Bəzi elementlərin elektrokimyəvi ekvivalentlərinin dəyərləri Cədvəldə verilmişdir. bir.
Elektroliz zamanı əmələ gələn maddənin faktiki miqdarı düstur (1) ilə hesablanmış nəzəridən azdır, çünki elektrik enerjisinin bir hissəsi suyun və elektrodların qızdırılmasına sərf olunur. Buna görə də hesablamalarda cari istifadə əmsalı η nəzərə alınır< 1, величина которого определяется экспериментально.
Elektrod prosesləri zamanı elektrod və elektrolit - su arasında yüklü hissəciklərin və ionların mübadiləsi baş verir. Bunu etmək üçün, sabit vəziyyət tarazlığı şəraitində, yaratmaq lazımdır elektrik potensialı, minimum dəyər redoks reaksiyasının növündən və 25 °C-də suyun temperaturundan asılıdır (Cədvəl 2).
Su elektrolizinin əsas parametrlərinə cərəyan gücü və sıxlığı, elektrod hüceyrəsi daxilində gərginlik, həmçinin elektrodlar arasında suyun qalma sürəti və müddəti daxildir.
Elektrod hüceyrəsində yaranan gərginliklər elektrodlarda redoks reaksiyalarının baş verməsi üçün kifayət olmalıdır. Gərginliyin dəyəri suyun ion tərkibindən, suda çirklərin mövcudluğundan, məsələn, səthi aktiv maddələrdən, cərəyan sıxlığından (elektrodun vahid sahəsinə gücü), elektrod materialından və s. asılıdır. Digər şeylər bərabər olduqda, elektrod materialının seçilməsi vəzifəsi elektrodlarda oksidləşdirici reduktiv reaksiyaların keçməsi üçün tələb olunan gərginliyin minimum səviyyədə saxlanmasını təmin etməkdir, çünki bu, xərcləri azaldır. elektrik enerjisi.
Bəzi redoks reaksiyaları rəqabət aparır - onlar eyni vaxtda davam edir və qarşılıqlı olaraq bir-birinə mane olurlar. Onların axını elektrolitik hüceyrədəki gərginliyi dəyişdirərək idarə oluna bilər. Deməli, molekulyar oksigenin əmələ gəlməsi reaksiyasının normal potensialı +0,401 V və ya +1,23 V; gərginliyin +1,36 V (molekulyar xlor əmələ gəlməsi reaksiyası üçün normal potensial) artması ilə anodda yalnız oksigen buraxılacaq və potensialın daha da artması ilə həm oksigen, həm də xlor eyni vaxtda buraxılacaq və xlor qeyri-kafi intensivliklə buraxılacaq. Təxminən 4-5 V gərginlikdə oksigenin təkamülü praktiki olaraq dayanacaq və elektrolitik hüceyrə yalnız xlor yaradacaq.
Suyun elektroliz prosesinin əsas parametrlərinin hesablanması
Su elektrolizinin əsas parametrlərinə cərəyan gücü və sıxlığı, elektrod hüceyrəsi daxilində gərginlik, həmçinin elektrodlararası məkanda suyun qalma sürəti və müddəti daxildir.
Cari güc I cur, yaradılan məhsul üçün tələb olunan performansdan asılı olaraq müəyyən edilmiş bir dəyərdir [A], düsturla müəyyən edilir:
Icur = G/A tη , (3)
Bu düstur cari istifadə əmsalı η nəzərə alınmaqla (1) düsturunu çevirməklə əldə edilir. Cari sıxlıq onun gücüdür, elektrodun vahid sahəsi ilə əlaqədardır [A / m 2], məsələn, anod, aşağıdakı ifadə ilə müəyyən edilir:
i en = I cur / F en, (4)
burada F an anod sahəsidir, m 2 . Cari sıxlıq elektroliz prosesinə ən həlledici təsir göstərir: yəni cərəyan sıxlığının artması ilə elektrod prosesləri güclənir və elektrodların səthi azalır, lakin eyni zamanda elektroliz hüceyrəsindəki gərginlik artır və nəticədə prosesin bütün enerji intensivliyi. Cari sıxlığın artması elektroliz qazlarının sərbəst buraxılmasını gücləndirir, bu da suyun elektriklə təmizlənməsinin həll olunmayan məhsullarının köpüklənməsinə və dağılmasına səbəb olur.
Cari sıxlığın artması ilə elektrodların passivasiyası da artır, bu da elektrod hüceyrələrində elektrik müqavimətini artıran və elektrodlarda baş verən redoks reaksiyalarını maneə törədən anod və katodun səth çöküntüləri ilə daxil olan elektronların bloklanmasından ibarətdir.
Anodlar anodlarda oksigen və digər komponentlərin sorbsiyası nəticəsində səthlərində nazik oksid plyonkalarının əmələ gəlməsi nəticəsində passivləşdirilir ki, bu da öz növbəsində sulu çirklərin hissəciklərini sorb edir. Katodlarda əsasən karbonat çöküntüləri əmələ gəlir, xüsusən də artan sərtliklə suyun təmizlənməsi halında. Bu səbəblərə görə, texnoloji proses zamanı zəruri redoks reaksiyalarının sabit baş verməsi üçün suyun elektrolizi zamanı cərəyan sıxlığı minimuma endirilməlidir.
Elektrolizatorun elektrodlararası məkanında suyun qalma müddəti istehsal üçün tələb olunan vaxtla məhdudlaşır. düzgün məbləğ elektroliz məhsulları.
Elektrod hüceyrəsindəki gərginlik [V] düsturla müəyyən edilir:
V i = i en ΔK g / χ R , (5)
burada i an - cari sıxlıq, A/m 2; D - elektrodlar arasındakı məsafə (elektrodlararası kanalın eni), m; χ R suyun elektrik keçiriciliyi, 1/(Ohm⋅m); K g - elektrodlararası boşluğun qazla doldurulma əmsalı, adətən K g \u003d 1.05-1.2 alınır.
Formula (5) nəzərə alınmır elektrik müqaviməti aşağı qiymətlərinə görə elektrod, lakin passivasiya ilə bu müqavimətlər əhəmiyyətli olur. Elektrodlararası kanalın eni çirkləri ilə tıxanmama şərtlərinə uyğun olaraq minimal (3-20 mm) qəbul edilir.
Suyun xüsusi elektrik keçiriciliyi χ R bir sıra amillərdən asılıdır, bunlardan ən əhəmiyyətlisi temperatur, pH, ion tərkibi və ion konsentrasiyasıdır (Şəkil 5). Temperaturun artması ilə elektrik keçiriciliyi χ R artır, gərginlik isə azalır (şək. 6). Elektrik keçiriciliyinin minimum dəyəri pH = 7-ə uyğundur. Bundan əlavə, elektroliz prosesi zamanı suyun temperaturu və pH-ı artır. Əgər pH > 7 olarsa, o zaman suyun xüsusi elektrik keçiriciliyində azalma gözləmək olar χ R , və pH dəyərlərində< 7 удельная электропроводность воды χ R , наоборот, возрастает (рис. 5).
Orta minerallaşmalı təbii suların xüsusi elektrik keçiriciliyi 0,001-0,005 1 / (Ohm⋅m), şəhər çirkab suları 10-0,01 1 / (Ohm⋅m) təşkil edir. Elektroliz zamanı elektrik keçiriciliyi 0,1-1,0 1 / (Ohm⋅m) aralığında olmalıdır. Mənbə suyunun qeyri-kafi elektrik keçiriciliyi varsa, duzluluğu artırmaq lazımdır (şək. 7). Adətən bunun üçün natrium xlorid (NaCl) istifadə olunur, dozaları eksperimental olaraq müəyyən edilir və ən çox 500-1500 mq / l (8-25 meq / l) təşkil edir. Natrium xlorid yalnız tətbiqi və təhlükəsizliyi (saxlama, məhlul hazırlamaq və s.) baxımından əlverişli deyil, NaCl olduqda elektrodun passivləşməsi yavaşlayır. Suda dissosiasiya olunan NaCl suyu xlor anionları Cl - və natrium kationları Na + ilə doyurur. Xlor ionları Cl - var kiçik ölçü və passivləşdirici çöküntülər vasitəsilə anod səthinə nüfuz edərək bu çöküntüləri məhv edir. Digər anionların, xüsusən də sulfat ionlarının (SO 2- 4 ) iştirakı ilə xlorid ionlarının (Cl -) depassivləşdirici təsiri azalır. Hüceyrənin sabit işləməsi ionlar - Cl - anionların ümumi sayının ən azı 30% -ni təşkil edərsə mümkündür. Elektroforez nəticəsində Na + natrium kationları hidroksid ionlarının OH - əmələ gəldiyi katodlara keçir və sonuncu ilə qarşılıqlı əlaqədə olaraq, katodlarda karbonat çöküntülərini həll edən natrium hidroksid (NaOH) əmələ gətirir.
Elektrolitik elementin enerji istehlakı [W] aşağıdakı əlaqə ilə müəyyən edilir:
N istehlak = η e I cur V e, (6)
burada η e hüceyrənin səmərəliliyidir, adətən η e = 0,7-0,8 qəbul edilir; I cur - cərəyan gücü, A; V e - elektrolizatorda gərginlik, V.
Hüceyrənin elektrodlararası məkanında suyun qalma müddəti lazımi miqdarda elektroliz məhsullarının əmələ gəlməsi üçün tələb olunan vaxtla, həmçinin müvafiq həcm reaksiyalarının müddəti ilə məhdudlaşır və eksperimental olaraq müəyyən edilir.
Elektrodlararası məkanda suyun hərəkət sürəti elektroliz məhsullarının və digər çirklərin elektrolizatordan çıxarılması şərtləri nəzərə alınmaqla təyin edilir; əlavə olaraq, turbulent qarışdırma suyun hərəkət sürətindən asılıdır, bu da həcm reaksiyalarının gedişatına təsir göstərir. Suyun qalma müddəti kimi, suyun sürəti də eksperimental məlumatlar əsasında seçilir.
Ardı var.
1. Baxir V.M., Liakumoviç A.G., Kirpichnikov P.A., Spektor L.E., Mamadjanov U.D. Maddələrin aktivləşməsi hadisələrinin fiziki təbiəti // İzv. Özbəkistan SSR Elmlər Akademiyası. Ser. texnologiya. Nauk., No1/1983.
2. Kulski L.A. Elektrokoaqulyasiya yolu ilə suyun təmizlənməsi / L.A. Kulsky, P.P. Strokach, V.A. Slipchenko və başqaları - Kiyev: Budivelnik, 1978.
3. Lipovetski Ya.M. İçməli və tullantı sularının elektrokimyəvi təmizlənməsi üsulları / Ya.M. Lipovetsky, Ya.D. Rappoport - M .: RSFSR Minjilkomxozunun TsBNTI, 1985.
4. Kirpichnikov P.A., Bakhir V.M., Gamer P.U., Dobrenkov G.A., Liakumovich A.G., Fridman B.S., Agadjanyan S.I. Medianın elektrokimyəvi aktivləşdirilməsinin təbiəti haqqında // Dokl. SSRİ Elmlər Akademiyası, No3/1986, cild 286.
5. Baxır V.M., Zadorojniy Yu.Q. Elektrokimyəvi reaktorlar RPE. - M .: "Hiperoks", 1991.
6. Yakovlev S.V. Elektrokimyəvi suyun təmizlənməsi texnologiyası / S.V. Yakovlev, İ.G. Krasnoborodko, V.M. Roqov. — L.: L.O. Stroyizdat, 1987.
7. Baxır V.M. Müasir texniki elektrokimyəvi sistemlər suyun dezinfeksiyası, təmizlənməsi və aktivləşdirilməsi üçün. - M.: VNIIIMT, 1999.
8. Baxir V.M., Zadorojniy Yu.Q., Leonov B.İ., Paniçeva S.A., Prilutski V.İ. Elektrokimyəvi aktivləşdirmə: suyun təmizlənməsi və istehsalı faydalı həllər. - M.: VNIIIMT, 2001.
9. Kulski L.A. Suyun xüsusiyyətləri, təhlili və təmizlənməsi üsulları haqqında məlumat kitabçası. 1-ci hissə / L.A. Kulsky, I.T. Qoronovski, A.M. Koganovski və başqaları - Kiyev: Naukova Dumka, 1980.
10. Medrish G.L. Elektrolizdən istifadə edərək təbii və tullantı sularının dezinfeksiyası / G.L. Medriş, A.A. Taişeva, D.L. Hövzə. - M.: Stroyizdat, 1982.
11. Volovnik G.İ. Nəzəri əsas suyun təmizlənməsi / G.I. Volovnik, L.D. Terekhov. Hissə 1. - Xabarovsk: Uzaq Şərq Dövlət Dəmir Yolu Mühəndisliyi Universitetinin nəşriyyatı, 2000.
12. Baxır V.M. elektrokimyəvi aktivləşdirmə. 2-ci hissə. - M .: VNIIII bal. texnologiya, 1992.
13. Babtsova N.F., Komarov İ.F. Cərrahiyyə şöbəsində STEL cihazından istifadə təcrübəsi / II Int. simp. “Elektr. aktivləşdirmə”, 1-ci hissə. – M., 1999.
14. Leonov B.İ., Prilutski V.İ., Baxır V.M. Elektrokimyəvi aktivləşdirilmiş suyun bioloji təsirinin fiziki-kimyəvi aspektləri. - M.: VNIIIMT, 1999.
15. Baxır V.M. Nəzəri aspektlər elektrokimyəvi aktivləşdirmə / II Int. simp. “Elektr. aktivləşdirmə". 1-ci hissə. - M., 1999.
16. Toropkov V.V., Altshul E.B., Toropkova E.V. Dərman katolitinin toksikoloji xüsusiyyətləri / III Int. simp. “Elektr. aktivləşdirmə". - M., 2001.
17. Leonov B.İ., Baxır V.M., Vtorenko V.İ. Praktiki tibbdə elektrokimyəvi aktivləşdirmə / II Int. simp. "Elektrokimyəvi aktivləşdirmə", 1-ci hissə. - M., 1999.
18. Toropkov V.V. Altshul E.B., Peresypkin O.I. AN və ANK anolitlərinin ağız boşluğunun selikli qişalarına təsirinin farmakoloji effektivliyi / II Int. simp. “Elektr. aktivləşdirilməsi” // Proseslər, hesabatlar. və mesaj 1-ci hissə. - M., 1999.
19. Prilutski V.İ., Baxır V.M. elektrokimyəvi aktivləşdirilmiş su Açar sözlər: anomal xüsusiyyətlər, bioloji təsir mexanizmi. - M.: VNIIIMT, 1997.
20. Paniçeva S.A. Mürəkkəb tibbi cihazların dezinfeksiya və sterilizasiyası üçün yeni texnologiyalar. - M.: VNIIIMT, 1998.
Elektroliz elektrolit məhlulundan birbaşa elektrik cərəyanı keçdikdə və ya ona batırılmış elektrodlarla əridikdə baş verən redoks prosesləri toplusudur.
Elektrolizin həyata keçirildiyi cihaz elektrolizator adlanır.
Oksidləşmə proseslərinin baş verdiyi elektroda anod deyilir. Elektrolizatorda müsbət yüklənir (xarici DC mənbəyinin müsbət qütbünə qoşulur).
Reduksiya proseslərinin baş verdiyi elektroda katod deyilir. Elektrolizatorda mənfi yüklənir (xarici DC mənbəyinin mənfi qütbünə qoşulur).
Gərginlik tətbiq edildikdə, kationlar (müsbət yüklü hissəciklər) katoda, anionlar (mənfi yüklü hissəciklər) anoda doğru hərəkət edir və orada boşaldılır. Anodda ionlar elektron verir və onlar oksidləşirlər. Katodda ionlar elektronları qəbul edir, azalır.
Elektrolitin yalnız kationları və anionları həmişə elektrod proseslərində iştirak etmirlər, sulu məhlul elektroliz edildikdə, həlledici molekullarla, xüsusən də su ilə rəqabət aparırlar.
Bundan əlavə, elektroliz zamanı suyun elektrokimyəvi proseslərdə iştirakı başqa bir nəticəyə səbəb ola bilər. Aralıq məhsullar kimi əmələ gələn sərbəst radikallar OH ( anodda hidroksid ionlarının oksidləşməsinə görə) və H ( katodda hidrogen ionlarının azalması hesabına) yüksək reaktivliyə malikdir və müvafiq olaraq güclü şəkildə ifadə olunan oksidləşdirici və reduksiyaedici xüsusiyyətlərə malikdir. Elektrod səthində onlar suda həll olunan maddələrlə qarşılıqlı təsirdə iştirak edə bilirlər. Belə hallarda anod məkanında oksidləşmədən və katod məkanında azalmadan danışılır.
Sulu məhlullarda elektrokimyəvi proseslərin axınının xüsusiyyətləri su molekullarının həm oksidləşməyə (anodda), həm də reduksiyaya (katodda) məruz qalma qabiliyyəti ilə bağlıdır.
Anod (+) pH=0 pH=7 pH=14
2H 2 O - 4e \u003d 2O + 2H + 4OH - - 4e \u003d 4OH 4OH - - 4e \u003d 4OH
2O \u003d O 2 4OH \u003d O 2 + 2H 2 O 4OH \u003d O 2 + 2H 2 O
2H 2 O - 4e \u003d 2O + 2H +
Katod (–) pH=0 pH=7 pH=14
2H + + 2e = 2H 2H 2 O + 2e = 2H + 2OH - 2H 2 O + 2e = 2H + 2OH -
2H \u003d H 2 və ya 2H \u003d H 2
fərqləndirmək ilkin və ikinci dərəcəli elektrod prosesləri. Birincil olanlar elektrokimyəvi xarakter daşıyır, ikincil olanlar qeyri-elektrokimyəvidir. Elektroliz nəticəsində müvafiq reduksiya və oksidləşmə məhsulları (ilkin proseslər) elektrodlarda (katod və anod) ayrılır, onlar şəraitdən asılı olaraq həlledici, elektrod materialı, bir-biri ilə reaksiya verə bilər (rekombinasiya). atomlar) və s. (ikinci dərəcəli proseslər). Bəzi hallarda ilkin və ikincili prosesləri birmənalı şəkildə ayırmaq mümkün deyil. Yuxarıdakı misalda sərbəst radikallar OH (anodda) və H (katodda) ilkin proseslər nəticəsində əmələ gəlmiş, manqanat ionlarının oksidləşməsi və azot turşusunun reduksiyası isə ikinci dərəcəli proseslər olmuşdur. Daha bir misalı nəzərdən keçirək.
Bəzi hallarda elektroliz zamanı əsas proseslərin gedişatına yan reaksiyalar əlavə olunur: elektroliz məhsulları arasında qarşılıqlı təsir və ya məhsulların su ilə reaksiyaları. Elektroliz məhsulları arasında ikincil reaksiyaların qarşısını almaq üçün müəyyən ionların yayılmasının qarşısını almaq üçün diafraqmalardan (anod və katod arasında arakəsmələr) istifadə olunur. Məsələn, yuxarıdakı nümunədə natrium xlorid məhlulunun elektrolizi ilə xlor və hidroksid ionları arasında qarşılıqlı təsirin qarşısını almaq üçün katod natrium və xlor ionlarının yayılmasının qarşısını alan bir diafraqma ilə əhatə olunmuşdur. Nəticədə, qələvi (NaOH) katod məkanında cəmləşir. Buna görə də, əksər hallarda, eyni məhlulun diafraqma ilə və olmadan elektrolizi zamanı məhsulların tərkibində bir az fərq gözləmək lazımdır.
E dekabr \u003d E A - E K
Hər bir elektrolit üçün spesifik var minimum dəyər elektrolizin davam etməsi üçün elektrodlara tətbiq edilməli olan gərginlik (xarici cərəyan mənbəyindən). Genişlənmə gərginliyi (E decom) adlanır.
Parçalanma gərginliyi anod və katod proseslərinin elektrod potensialları arasındakı fərqdir.
E dekabr \u003d E A - E K
Katodda, ilk növbədə, ən müsbət potensiala malik redoks sisteminin bir hissəsi olan ionlar və ya molekullar azalır (ən müsbət potensiala malik redoks sistemlərində azaldılmış formadır).
1) Elektrolizə məruz qaldıqda ərimək, ehtiva edir bir neçə müxtəlif kationlar metallar, onda bu halda reduksiya ardıcıllığı verilmiş şəraitdə metalların elektrod potensialları ilə müəyyən edilir ( bu ərimədə!). Bu zaman ilk növbədə metalların kationları ilə böyük dəyər elektrod potensialı (müəyyən bir ərimə üçün gərginlik seriyasının sonundan).
2) Bərpa sulu məhlullarda katodda proseslər:
Hidrogendən sonra bir sıra gərginliklərdə yerləşən metal kationları (standart elektrod potensialı hidrogendən daha böyük olan): Cu 2+, Hg 2 2+, Ag +, Hg 2+, Pt 2+ ... Pt 4+. Elektroliz zamanı onlar katodda demək olar ki, tamamilə azalır və metal şəklində buraxılırlar.
· cərgənin əvvəlində yerləşən metal kationları (standart elektrod potensialı alüminiumdan az olan): Li + , Na + , K + ... Al 3+ . Elektroliz zamanı onlar bərpa olunmur, əvəzinə su molekulları bərpa olunur.
Alüminiumdan sonra və hidrogendən əvvəl cərgədə yerləşən metal kationlar (standart elektrod potensialı alüminiumdan böyük, lakin hidrogendən daha azdır): Mn 2+, Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+ ... H Elektroliz zamanı bu kationlar su molekulları ilə eyni vaxtda katodda azalır.
3) Tərkibində bir neçə kation olan məhlula tədricən artan gərginlik tətbiq edilirsə, o zaman elektroliz ən müsbət potensiala malik olan katyonun parçalanma potensialına çatdıqda başlayır. Belə ki, tərkibində Cu 2+ ionları (Е 0 Cu 2+ / Cu = 0.35 V) və Zn 2+ (Е 0 Zn 2+ / Zn = – 0.76 V) olan məhlulun elektrolizi zamanı mis əvvəlcə katodda ayrılır. , və yalnız demək olar ki, bütün mis ionları boşaldıqdan sonra sink buraxılmağa başlayacaq.
Belə görünür ki, elektrod potensialının dəyərlərinə görə, in sulu məhlul hidrogendən sonra yalnız gərginliklər silsiləsində duran metalları çökdürmək mümkün olardı. Bununla birlikdə, hidrogenin həddindən artıq gərginliyi səbəbindən bir çox metal sulu məhlullardan çökə bilər ki, bu da standart potensiallarının dəyərlərinə görə çökməməlidir (məsələn, Zn). Bundan əlavə, mühitin təbiəti (turşu, neytral, qələvi) atılan metalın təbiətinə təsir göstərir. Bu onunla bağlıdır ki, - yuxarıda göstərildiyi kimi, elektrod potensialı mühitin reaksiyasından asılıdır.
Nəticədə həll olunmayan bir maddənin əmələ gəlməsi kimyəvi reaksiya- bu, kolloid məhlulun alınması üçün şərtlərdən yalnız biridir. Digər eyni dərəcədə vacib şərt, reaksiyaya alınan başlanğıc materialların bərabərsizliyidir. Bu bərabərsizliyin nəticəsi kolloid məhlullarda hissəciklərin ölçüsünün böyüməsinin məhdudlaşdırılmasıdır ki, bu da kobud dispers bir sistemin meydana gəlməsinə səbəb olacaqdır.
Gümüş nitrat və kalium yodidin seyreltilmiş məhlullarının qarşılıqlı təsiri nəticəsində əldə edilən gümüş yodid solunun əmələ gəlməsi nümunəsindən istifadə edərək kolloid hissəciyin əmələ gəlməsi mexanizmini nəzərdən keçirək.
AgNO 3 + KI \u003d AgI + KNO 3
Ag + + NO 3 ¯ + K + + I ¯ = AgI ↓ + NO 3 ¯ + K +
Gümüş yodidin həll olunmayan neytral molekulları kolloid hissəciyin nüvəsini təşkil edir.
Əvvəlcə bu molekullar nizamsız olaraq birləşərək amorf, boş bir quruluş əmələ gətirir və bu da tədricən nüvənin yüksək nizamlı kristal quruluşuna çevrilir. Nəzərdən keçirdiyimiz nümunədə nüvə çoxlu sayda (m) AgI molekulundan ibarət gümüş yodid kristalıdır:
m - kolloid hissəciyin nüvəsi
Nüvənin səthində adsorbsiya prosesi baş verir. Peskov-Fajans qaydasına görə, hissəcik nüvəsinin bir hissəsi olan ionlar kolloid hissəciklərin nüvələrinin səthində adsorbsiya olunur, yəni. gümüş ionları (Ag +) və ya yod ionları (I -) adsorbsiya olunur. Bu iki növ iondan artıq olanlar adsorbsiya olunur.
Belə ki, kalium yodidin artıqlığında kolloid məhlul alınarsa, o zaman yod ionları nüvənin kristal qəfəsini tamamlayan, onun strukturuna təbii və möhkəm şəkildə daxil olan hissəciklərə (nüvələrə) adsorbsiya ediləcəkdir. Bu halda nüvəyə mənfi yük verən adsorbsiya təbəqəsi əmələ gəlir:
Nüvənin səthində adsorbsiya olunan və ona uyğun yük verən ionlara potensial yaradan ionlar deyilir.
Eyni zamanda, əks yüklü ionlar da məhluldadır, onlara deyilir əks ionlar. Bizim vəziyyətimizdə bunlar yüklü nüvəyə elektrostatik olaraq cəlb olunan kalium ionlarıdır (K +) (yük dəyəri I c-ə çata bilər). K + əks ionlarının bir hissəsi elektrik və adsorbsiya qüvvələri ilə güclü şəkildə bağlanır və adsorbsiya qatına daxil olur. Üzərində əmələ gələn ionların ikiqat adsorbsiya təbəqəsi olan nüvəyə qranul deyilir.
(m . nI - . (n-x) K + ) x - (qranul quruluşu)
Əks ionların qalan hissəsi (onları “x K+” rəqəmi ilə qeyd edək) diffuz ion təbəqəsini əmələ gətirir.
Adsorbsiya və diffuziya təbəqələri olan nüvəyə misel deyilir. :
(m . nI -. (n-x) K + ) x - . x K + (misel quruluşu)
Kolloid məhluldan sabit elektrik cərəyanı keçdikdə, qranullar və əks ionlar müvafiq olaraq əks yüklü elektrodlara doğru hərəkət edəcəklər.
Sol hissəciklərinin səthində eyni yükün olması vacibdir. davamlılığını şərtləndirən amildir.Şarj hissəciklərin yapışmasının və böyüməsinin qarşısını alır. Stabil dispers sistemdə hissəciklər süspansiyonda saxlanılır, yəni. kolloid maddənin çökməsi baş vermir. Solların bu xüsusiyyəti kineti adlanır çevik sabitlik.
AgNO 3-dən artıq alınan gümüş yodid solunun misellərinin quruluşu şək 3-də göstərilmişdir. 1a, KCI-dən artıqdır - 1b .
Şəkil 1.5. Gümüş yodid solunun misellərinin quruluşu artıq əldə edilir:
a) gümüş nitrat; b) kalium xlorid.
3.4.2 Elektrokimyəvi istehsal
Elektroliz bir ərimə və ya elektrolit məhlulundan sabit elektrik cərəyanı keçdikdə baş verən redoks reaksiyasıdır.
Elektrolizin mahiyyəti belədir: ərimə və ya elektrolit məhlulundan elektrik cərəyanı keçdikdə müsbət elektrolit ionları (metal və ya hidrogen ionları) katoda, mənfi ionlar isə (turşu qalıqları və ya hidroksil qrupları) cəlb olunur. anod. Cari mənbədən katoda gətirilən elektronlar elektrolitin müsbət ionlarına bağlanaraq onları bərpa edir. Eyni zamanda, elektrolitin mənfi ionları elektronlarını anoda verir, oradan cərəyan mənbəyinə keçir. Elektronlarını itirərək neytral atomlara və ya atom qruplarına oksidləşirlər. Beləliklə, reduksiya prosesi katodda, oksidləşmə prosesi isə anodda baş verir.
A (+): nA n - - ne - → nA p -
K (-): nB n + + ne - → nB p +
Hər iki proses tək redoks reaksiyasını əmələ gətirir. Lakin adi redoks reaksiyalarından fərqli olaraq reduksiyaedicidən oksidləşdirici agentə elektronlar birbaşa deyil, elektrik cərəyanı vasitəsilə keçir. Elektronları gətirən katod reduksiyaedici, onları aparan anod isə oksidləşdirici maddədir.
Elektrokimyəvi istehsalın əsas göstəriciləri cari məhsul, enerjidən istifadə dərəcəsidir. Enerji sərfiyyatı əmsalı, elektrolizatora tətbiq edilən gərginlik və s. Hesablamaların əksəriyyəti Faradeyin qanununa əsaslanır ki, bu qanuna əsasən elektroliz zamanı ayrılan maddənin kütləsi cərəyan gücü I, elektroliz vaxtı t və elektrokimyəvi ekvivalentlə mütənasibdir. bu maddədən E E
Bir maddənin kütləsi düsturla hesablanır
burada, I - cərəyan gücü, F - Faraday sabiti (96500 C)
(g-ekv) (1.3.2)
Cənab - qohum molekulyar kütlə maddələr
n - maddənin məhlulda və ya ərintidə olduğu formada olan ionun yükü (mütləq qiymət) (yəni verilmiş və ya alınan elektronların sayı).
Cari çıxış elektroliz zamanı buraxılan maddənin kütləsinin Faraday qanununa görə nəzəri olaraq buraxılmalı olan maddənin kütləsinə nisbəti ilə müəyyən edilir və faizlə ifadə edilir:
(1.3.3)
Kütləvi m nəzəriyyəsi düsturla tapılır
Enerji çıxışı tənliklə müəyyən edilir
burada, E nəzəriyyəsi və E pr müvafiq olaraq elektroliz zamanı parçalanmanın nəzəri və praktiki gərginliyidir, V; η - enerji çıxışı,%.
Enerji çıxışı həmçinin sərf olunan enerji miqdarından da hesablana bilər:
(1.3.6)
burada w nəzəriyyəsi və w pr - məhsul vahidinin alınması üçün nəzəri zəruri və praktiki olaraq sərf olunan enerjinin miqdarı.
(1.3.7)
burada 1000 W*h-ə kVt*saata çevrilmə əmsalıdır;
1*10 -6 qramı tona çevirmək üçün istifadə olunan rəqəmdir.
Nəzəri enerji istehlakı nisbətdədir
(1.3.8)
burada φ dekom parçalanma gərginliyidir.
Problemin həlli nümunələri
1. Natrium hidroksid əriməsinin elektrolizi zamanı hansı proseslər baş verir?
Kaustik soda məhlulunda Na + və OH ionları var. Anodda oksidləşən OH ionları növbəti mərhələdə su və oksigen əmələ gəlməsi ilə parçalanır. Prosesi aşağıdakı kimi təsvir etmək olar:
K(-): 2Na + + 2e - = 2Na;
A (+): 2OH - 2e - \u003d H 2 O + O 2
Bir-biri ilə bağlanan iki oksigen atomu O 2 oksigen molekulunu əmələ gətirir. Beləliklə, ümumi tənlik
4NaOH \u003d 4Na + 2H 2 O + O 2
Oksigen turşularının duzlarının ərimələrinin elektrolizi zamanı turşu qalıqlarının oksidləşmiş ionları dərhal oksigenə və müvafiq oksidlərə parçalanır.
Elektroliz sulu məhlulda özünəməxsus şəkildə gedir. Fakt budur ki, suyun özü çox zəif olsa da, elektrolitdir. Beləliklə, sulu məhlulda əslində iki elektrolit var - bir həlledici və həlledici və müvafiq olaraq, həm müsbət, həm də mənfi ionların iki növü. Onlardan hansının buraxılacağı bir sıra şərtlərdən asılıdır. Bir qayda olaraq, aşağıdakılara əməl edə bilərsiniz. Elektrolitin müsbət ionları çox aktiv metalların ionlarıdırsa, məsələn, Na + və ya K -, o zaman elektroliz zamanı bu metalların ionları deyil, sərbəst hidrogen və sudan ayrılan hidrogen ionları boşaldılır. hidroksid ionlarının sərbəst buraxılması, aşağıdakı elektron-ion tənliyi ilə ifadə edilə bilər:
2H + OH + 2e - \u003d H 2 + 2OH
Elektrolitin mənfi ionları oksigen turşularının turşu qalıqlarıdırsa, elektroliz zamanı bu turşuların turşu qalıqları deyil, oksigenin ayrılması ilə sudan OH ionları boşaldılır, bu tənliklə ifadə edilə bilər:
4H 2 O - 4e - \u003d 4H + + 4OH
4OH - 2H 2 O + O 2
Hər iki tənliyi əlavə edərək əldə edirik:
2H 2 O - 4e - \u003d 4H + + O 2
2. NaOH konsentrasiyası 125 kq/m olan 4200 l elektrolitik qələvi olarsa, cərəyan çıxışını (%) təyin edin.
(1.3.4) tənliyinə görə, nəzəri olaraq natrium hidroksid kütləsi olmalıdır.
praktiki olaraq alındı
Buna görə də (1.3.3) düsturuna uyğun olaraq cari çıxış bərabər olacaqdır
Cavab: 94,6% cərəyan çıxışı.
3. Kütləsi 1 ton olan xlor əldə etmək üçün elektrik enerjisinin faktiki sərfini (kilovat-saatla) və enerji çıxışını (%) müəyyən edin, əgər hüceyrədə orta gərginlik 3,35V, cərəyan çıxışı 96%, və xlorun elektrokimyəvi ekvivalenti 1,323 q / A * h təşkil edir.
(1.3.7) düsturundan istifadə edərək faktiki enerji sərfiyyatını müəyyən edirik
Cari səmərəliliyi 100% olaraq qəbul etsək, onda nəzəri NaCl parçalanma gərginliyi 2,17V olduqda, 1 ton xlor üçün nəzəri enerji istehlakı olacaqdır.
Bu vəziyyətdə enerji səmərəliliyi
Cavab: enerji səmərəliliyi 62,2%; 2637 kilovatsaat
Müstəqil həll üçün tapşırıqlar
1. Kalsiumun sənaye istehsalı üsullarından biri ərinmiş kalsium xloridinin elektrolizidir. Elektroliz nəticəsində həcmi 896 l (n.o.) olan xlorun ayrıldığı məlum olsa, hansı metal kütləsi alınacaq?
2. 30000 A cərəyanda 24 saat işləyən natrium xlorid məhlulunun elektrolizdə elektrolizi zamanı NaOH konsentrasiyası 120 kq/m 3 olan 8,5 m 3 elektrolitik qələvi alınmışdır. cərəyan səmərəliliyini hesablayın ( qələvi üçün)
3. Dəmir pişiyi olan elektrolitik hüceyrənin fasiləsiz işləməsi zamanı gündə 1720 kq ağırlığında 100% natrium hidroksid hasil etmək üçün tələb olunan cari gücü müəyyən edin, əgər cərəyan səmərəliliyi 96% olarsa.
4. 350 gün fasiləsiz işləmək üçün dəmir katodlu 5 seriyalı 150 elektrolizator, cərəyanı 34000 A və cərəyan çıxışı 95% olan zavodun ildə istehsal etdiyi xlorun kütləsini hesablayın. Düzləşdiricinin səmərəliliyi 95% olarsa, 550 V aşağı seriyalı gərginlikdə zavodun elektrik enerjisinə ehtiyacını təmin edən elektrik stansiyasının alternatorunun gücünü təyin edin.
5. Natrium xlorid məhlulunun civə katodla elektrolizi üçün 1 ton 100% NaOH üçün nəzəri və praktiki enerji sərfini hesablayın. Nəzəri parçalanma gərginliyi 3,168 V-dir. Praktik parçalanma gərginliyi 4,4 V və cərəyan səmərəliliyi 92,5% olarsa, enerji səmərəliliyini təyin edin.
6. Məhlulun tərkibi 0,1 mol HgCl 2 və 0,2 mol CuCl 2 olduqda və ondan 1 saat ərzində 10 A cərəyan keçdikdə karbon elektrodlarında hansı maddələr və hansı miqdarda ayrılır?
7. Kükürd turşusunun seyreltilmiş məhlulundan 10 dəqiqə ərzində elektrik cərəyanı keçəndə 18C və təzyiqdə 100 ml hidrogen ayrıldı.
755 mmHg İncəsənət. Cari gücü hesablayın.
8. Maqneziumun elektrolitik istehsalında ərimiş maqnezium xlorid elektrolit kimi xidmət edə bilər. 5 saat ərzində 40.000 A cərəyanla işləyən vannada 72,6 kq maqnezium buraxılıbsa, cari çıxışı hesablayın.
9. Suyun elektrolizi nəticəsində alınan 1 m 3 hidrogen və 0,5 m 3 oksigeni buraxmaq üçün lazım olan elektrik enerjisinin miqdarını təyin edin. Suyun nəzəri gərginliyi 1,23 V, faktiki gərginlik isə onu 1,5 - 2 dəfə üstələyir. Elektrik enerjisinin faktiki istehlakını hesablayın.
10. Tərkibində 2,895 q FeCl 2 və FeCl 3 qarışığı olan məhlulun elektrolizi zamanı katodda 1,12 q metal buraxılmışdır. Hesablayın kütlə payı elektroliz dəmirin tam çökməsinə qədər aparılıbsa, ilkin qarışığın komponentlərinin hər biri.
Bir tərəfdən ekstraksiya distilləsinə yaxınlaşma və termodinamik geri dönmə prinsipi, digər tərəfdən isə ekstraktiv distillə sxemlərinin optimallıq sahələrini müəyyən etmək. Problemin ifadəsi Bu işin məqsədi minimum enerji sərfiyyatına malik olan ekstraktiv distillə üsulu ilə sikloheksan-benzol-etilbenzolun azeotrop qarışığının ayrılması texnologiyasını hazırlamaqdır. Üçün...
Təhsilin təşkilinin didaktik əsasları isə “Elektrodinamikanın əsasları” mövzusunu öyrənərkən fizika dərslərində öyrənilən materialı daha asan izah etməyə imkan verir. Təhlil müxtəlif texnologiyalar qrup təhsil formasında tələbələrin dialoq ünsiyyətinə diqqətini inkişaf etdirmək üçün müəllif texnologiyasını tərtib etməyə imkan verdi. İstifadə edərkən öyrənmə prosesinin nə qədər düzgün qurulacağından ...
Qruplar - görülən işlər haqqında qısa hesabat şəklində (rəqəmlərin, cədvəllərin nümayişi). Sonra çıxışların müzakirəsi gəlir; müəllim həmkarları ilə iş tapşırığı üzərində düşünür. 1.1 Hesablama məsələlərinin həllində fənlərarası əlaqələr Şagirdlər riyaziyyatı öyrənirlər Ali məktəb kimyanın öyrənilməsindən 7 il əvvəl başlayın. Bu təhsil müddətində əhəmiyyətli bir həcm əldə edirlər ...
