egc-4.4· Fəsil 4: Qeyri-üzvi kimya· ~14 dəq

Elektroliz və metalların korroziyası

Ərinti və məhlulların elektrolizi, katod-anod prosesləri, Faradey qanunu üzrə hesablama, kimyəvi və elektrokimyəvi korroziya və metalların qorunması

Elektroliz ərinti və ya elektrolit məhlulundan sabit cərəyan keçdikdə baş verən oksidləşmə-reduksiya prosesidir. Mənfi elektrodda (katodda) reduksiya — kation elektron alır, müsbət elektrodda (anodda) isə oksidləşmə baş verir. Duzların məhlullarında suyun da iştirakı prosesi dəyişir: aktiv metalların (K, Na, Ca, Al-a qədər) kationları katodda reduksiya olunmur, onların yerinə sudan hidrogen ayrılır; aktivlik sırasında hidrogendən sonra gələn metallar (Cu, Ag) isə katodda sərbəst metal kimi çökür. Anodda turşu qalıqları halogenidlər (Cl−\text{Cl}^-) sərbəst halogen verir, oksigenli qalıqlar (SO42−\text{SO}_4^{2-}, NO3−\text{NO}_3^-) isə oksigenin ayrılmasına səbəb olur. Korroziya metalların ətraf mühitin təsiri ilə kortəbii dağılmasıdır; kimyəvi korroziya quru qazlarda, elektrokimyəvi korroziya isə elektrolit (rütubət) mühitində iki müxtəlif metal təmasda olduqda gedir. Metalları qorumaq üçün örtüklər, ərintilər və protektor (daha aktiv metal) tətbiq olunur.

📌Nümunə

Məsələn: NaCl\text{NaCl} məhlulunun elektrolizində katodda sudan H2\text{H}_2 ayrılır, anodda Cl−\text{Cl}^- oksidləşərək Cl2\text{Cl}_2 verir, məhlulda isə NaOH\text{NaOH} yığılır.

Qrafiklər

Elektroliz: gərginlik altında katyonlar katoda (reduksiya, mənfi elektrod), anyonlar anoda (oksidləşmə, müsbət elektrod) hərəkət edir
Elektroliz: gərginlik altında katyonlar katoda (reduksiya, mənfi elektrod), anyonlar anoda (oksidləşmə, müsbət elektrod) hərəkət edir

Əsas terminlər

Elektroliz — Ərinti və ya elektrolit məhlulundan sabit cərəyan keçdikdə baş verən oksidləşmə-reduksiya prosesi.
Katod (−)(-) — Mənfi elektrod; burada reduksiya gedir, kation elektron alır.
Anod (+)(+) — Müsbət elektrod; burada oksidləşmə gedir, anion elektron verir.
Korroziya — Metalların ətraf mühitin təsiri ilə kortəbii dağılması.
Elektrokimyəvi korroziya — Elektrolit (rütubət) mühitində iki müxtəlif metal təmasda olduqda gedən korroziya.
Protektor mühafizəsi — Qorunan metala daha aktiv metalın birləşdirilməsi; aktiv metal anod kimi dağılır, az aktiv qorunur.
Məhlul elektrolizində katod və anod məhsulları
Duz tipiKatoddaAnodda
Aktiv metal + halogenid (NaCl\text{NaCl})sudan H2\text{H}_2halogen Cl2\text{Cl}_2
Aktiv metal + oksigenli qalıq (K2SO4\text{K}_2\text{SO}_4)sudan H2\text{H}_2sudan O2\text{O}_2
Az aktiv metal + halogenid (CuCl2\text{CuCl}_2)metal Cuhalogen Cl2\text{Cl}_2
Az aktiv metal + oksigenli qalıq (CuSO4\text{CuSO}_4)metal Cusudan O2\text{O}_2

K–Al kationları məhlulda çökmür; Cl−\text{Cl}^-, Br−\text{Br}^-, I−\text{I}^- halogen verir, SO42−\text{SO}_4^{2-} və NO3−\text{NO}_3^-, O2\text{O}_2 verir.

Kimyəvi və elektrokimyəvi korroziyanın müqayisəsi
ƏlamətKimyəvi korroziyaElektrokimyəvi korroziya
Mühitquru qaz mühitielektrolit (rütubət) mühiti
Şərttək metal, su yoxiki müxtəlif metal təması
Dağılan metalmetalın özüdaha aktiv metal (anod)

Mühitdə su (elektrolit) olması korroziyanı elektrokimyəvi edir.

✎CuSO4\text{CuSO}_4 məhlulunda 6,46{,}4 q Cu çökərsə, anodda O2\text{O}_2 həcmi (Cu=64)(\text{Cu}=64)
  1. 1n(Cu)n(\text{Cu}) tapırıq: n=mM=6,464=0,1n = \frac{m}{M} = \frac{6{,}4}{64} = 0{,}1 mol
  2. 2Elektron sayı: Cu2++2e−→Cu\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}, deməli n(e−)=2⋅0,1=0,2n(e^-) = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 mol
  3. 3n(O2)n(\text{O}_2) tapırıq: 2H2O−4e−→O2+4H+2\text{H}_2\text{O} - 4e^- \rightarrow \text{O}_2 + 4\text{H}^+, n(O2)=0,24=0,05n(\text{O}_2) = \frac{0{,}2}{4} = 0{,}05 mol
  4. 4Həcm (n.ş.): V=n⋅22,4=0,05⋅22,4=1,12V = n \cdot 22{,}4 = 0{,}05 \cdot 22{,}4 = 1{,}12 l
✎NaCl\text{NaCl} məhlulunda anodda 2,242{,}24 l Cl2\text{Cl}_2; katodda H2\text{H}_2 kütləsi (H=1)(\text{H}=1)
  1. 1n(Cl2)n(\text{Cl}_2) tapırıq: n=V22,4=2,2422,4=0,1n = \frac{V}{22{,}4} = \frac{2{,}24}{22{,}4} = 0{,}1 mol
  2. 2Tənlik: 2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2↑2\text{NaCl} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2{\uparrow} + \text{Cl}_2{\uparrow}
  3. 3n(H2)n(\text{H}_2) tapırıq: Tənlikdə n(H2)=n(Cl2)=0,1n(\text{H}_2) = n(\text{Cl}_2) = 0{,}1 mol
  4. 4Kütlə: m=n⋅M=0,1⋅2=0,2m = n \cdot M = 0{,}1 \cdot 2 = 0{,}2 q
🚫Tez-tez səhv

CuCl2\text{CuCl}_2-də 0,20{,}2 mol Cu çökərsə, anodda da 0,20{,}2 mol Cl2\text{Cl}_2 ayrılır. Cu və Cl2\text{Cl}_2 hər ikisi 2 elektronla bağlıdır, ona görə n(Cl2)=n(Cu)n(\text{Cl}_2) = n(\text{Cu}) — yarıya bölmək səhvdir.

⚠️Diqqət

Ərinti və məhlulu qarışdırma: NaCl\text{NaCl} ərintisində katodda Na alınır, NaCl\text{NaCl} məhlulunda isə su olduğu üçün katodda H2\text{H}_2 ayrılır.

⚠️Diqqət

O2\text{O}_2 üçün anodda 4 elektron lazımdır (2H2O−4e−→O22\text{H}_2\text{O} - 4e^- \rightarrow \text{O}_2). n(O2)=n(e−)4n(\text{O}_2) = \frac{n(e^-)}{4} — bu əmsalı unutma.

💡Qeyd

Anodda anion seçimi: halogenidlər (Cl−\text{Cl}^-, Br−\text{Br}^-, I−\text{I}^-) sərbəst halogen, oksigenli qalıqlar (SO42−\text{SO}_4^{2-}, NO3−\text{NO}_3^-) isə O2\text{O}_2 verir.

💡Qeyd

Protektorda DAHA AKTIV metal dağılır: sinklənmiş dəmirdə Zn, Mg–Fe cütündə Mg əriyir; az aktiv Cu yanında isə Fe-nin özü dağılır.

Qaydalar

  1. 1Katodda (−)(-) reduksiya, anodda (+)(+) oksidləşmə baş verir.
  2. 2Məhlulun elektrolizində K–Al kationları katodda reduksiya olunmur, əvəzinə sudan H2\text{H}_2 ayrılır; Cu, Ag kimi az aktiv metallar isə çökür.
  3. 3Anodda halogenid ionları (Cl−\text{Cl}^-, Br−\text{Br}^-) sərbəst halogen, oksigenli qalıqlar (SO42−\text{SO}_4^{2-}, NO3−\text{NO}_3^-) isə O2\text{O}_2 verir.
  4. 4Kimyəvi korroziya quru mühitdə (qazlarda), elektrokimyəvi korroziya isə elektrolit mühitində iki metal təmasında baş verir.
  5. 5Elektrokimyəvi korroziyada daha aktiv metal anod kimi dağılır, az aktiv metal qorunur (protektor mühafizəsi).

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq