1-тақырыптың блок-сызбасы Химияның негізгі түсініктері мен заңдары



бет176/181
Дата20.11.2021
өлшемі1.4 Mb.
1   ...   173   174   175   176   177   178   179   180   181
аниондар (Аm) – анодқа тартылатын иондар. Анодта аниондардың (Аm-, ОН ) немесе Н2О молекулаларының тотығу үдерісі жүреді:

4ОН‾ – 4ē  О2 + 2Н2О, Аm‾ – mē  A0, 2H2O – 4ē  O2 + 4H+


  • катиондар ( Men+) катодқа тартылатын иондар. Катодта катиондардың (Men+, Н+ ) немесе Н2О молекулаларының тотықсыздану үдерісі жүреді:

2H+ + 2ē  H2, Men+ + nē  Me0 , 2H2O + 2ē  H2 + 2OH‾
Электролиттердің балқымаларының электролизі
Кернеу берілген сәтте электродтарда электролит иондарының тотығу және тотықсыздану үдерістері жүреді. Бұл үдерістер электродтардың материалдары мен иондардың табиғатына тәуелсіз (12.2-сурет).

Балқымада әртүрлі электролит иондарының қоспасы болған кездегі олардың электродтардағы бәсеңдеу реттілігі электродтық потенциалдарымен (Е0) анықталады:



  • аниондар анодта Е0 өсу реті бойынша тотығады;

  • катиондар катодта Е0 кему реті бойынша тотықсызданады.

а) электролиттердің балқымаларында электролиз өтетін үдерістер



катодта катиондардың тотықсыздану үдерісі өтеді (Men+, Н+)

Men+ + n ē  Me0

анодта аниондардың тотығу

үдерісі өтедіm‾, ОН‾ )

Аmm ē  A0

б) сулы электролиттер ерітінділерінің электролизі

кезінде катодта өтетін үдерістер



белсінділігі орташа

металдардың катиондары

белсенді металдардың катиондары


2 H2O + 2 ē  H2 + 2 OH‾

2 H2O + 2 ē  H2 + 2 OH‾

Men+ + n ē  Me0
Mn2+, Zn2+,Cr3+, Fe2+,Co2+,

Ni2+, Sn2+, Pb2+



металл мен су тотықсызданады молекулами Н2О


Li+, К+, Na+, Cs+, Rb+, Ba2+, Ca2+,

Mg2+, Al3+, NH4+

тотықсызданбайды

су тотықсызданады




Me n+ + n ē  Me 0

2 H+ + 2 ē  H2


Н+ сутек катиондары

тек қышқыл ерітіндісінде

тотықсызданады



белсінділігі төмен металдардың катиондары Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt2+, Au3+

метал катиондары тотықсызданады


в) сулы электролиттер ерітінділерінің электролизі

кезінде анодта өтетін үдерістер



ерімейтін анод (инертті)


2 H2O – 4 ē  O2 + 4 H+

2 H2O – 4 ē  O2 + 4 H+

Am‾ – m ē  A0
оттексіз қышқылдардың аниондары

I‾, Br‾, S2‾, Cl‾ тотығады





Am‾ – m ē  A0
оттекті қышқылдардың аниондары

SO42‾, NO3 ‾, CO32‾, PO43‾…



тек су тотығады



4ОН‾ – 4 ē  О2 + 2Н2О

2H2O – 4 ē  O2 + 4H+
ОН‾ – аниондар

тек сілті ерітіндісінде тотығады





F‾– аниондар

тотықпайды



тек су тотығады


ерімтал анод (белсінді)


Ме0 – n ē  Men+
аниондар тотықпайды, тек анод металының атомдары тотығады

Men+ катиондары ерітіндіге өтеді,

анодтың массасы кемиді



12.2-сурет. Электролиттердің балқымаларының және ерітінділерінің электролизінің сызбасы


Электролиттердің ерітінділерінің электролизі
Электролиттердің сулы ерітінділерінің электролизі балқымалардың электролизіне қарағанда күрделі өтеді (12.2-сурет). Түзілетін өнімдердің сипаты электродтардың материалдарына, иондардың табиғатына, температурасына, ерітіндінің концентрациясына, ортаның рН мәніне және тоқ күшіне тәуелді.

Анод екі түрге бөлінеді: ерімейтін анод (инертті заттар – көмір, графит, платинадан немесе алтыннан жасалған) және ерімтал анод (анод металдары белсенді; олар мыс, күміс және басқа металдардан (платина мен алтыннан басқасы) жасалған. Бірінші жағдайда анод тотықпайды, ал екінші жағдайда анодтан жасалған металл тотығады.

Электролиттердің сулы ерітінділерінің электролиз өнімдерін анықтау үшін келесі іс жүзіндегі ережелерді қолданады:


  • катодтағы үдерістер катод материалына тәуелсіз, тек кернеу қатарында металдың орналасқан орнына тәуелді;

  • анодтағы үдерістер анод материалына және анион табиғатына тәуелді.




    1. Металдардың коррозиясы


Коррозия – металдар мен балқымалардың қоршаған ортамен әсерлесуі нәтижесінде өздігінен бұзылу үдерісі.

Коррозияны химиялық және электрохимиялық деп екі түрге бөледі.



Химиялық коррозия металдардың қоршаған ортадағы бар газдармен (O2, SO2, CO2, H2S, NH3 және т.б.) әрекеттесуіне негізделген.

Бұған негізгі үлесті ауадағы оттек қосады. Кейбір (Al, Cr, Zn, Pb, Sn) металдарды ауадағы газдар мен сұйықтықтардан оксидтердің тығыз қабыршығы қорғайды, бұл кезде коррозия дереу бәсеңдейді.

Басқа металдардың (Fe) оксидтік қабыршықтары жұмсақ, іші қуыс, механикалық берік емес, әсіресе қыздырғанда коррозияға тез ұшырайды.

(Fe) темірдің химиялық коррозиясының теңдеулері:

2Fe + O2 = 2FeO ,

4Fe + 3 O2 = 2Fe2O3 ,

3Fe + 2O2 = FeO  Fe2O3 ,

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 ,

Fe(OH)3 = H2O + FeOOH (қақ)


  • Электрохимиялық коррозия – жүйеде электр тоғы пайда болгандағы электролиттер мен металдардың байланысқа түсуі барысындағы бұзылуы.

Электрохимиялық коррозия кезінде металдың сумен әрекеттесуі барысында екі үдеріс жүреді:

  • анодтық үдеріс – металдың тотығуы:

Me0 n ē  Men+

  • катодтық үдеріс – орта құрамдастарының тотықсыздануы:

* бейтарап және сілтілік орталарда оттек тотықсызданады:

O2 + 2H2O + 4ē  4OH‾

* қышқылдық ортада сутек иондары тотықсызданады:

2H+ + 2ē  H2


Мысалы: темір коррозиясы келесі теңдеулер бойынша жүреді:

* қышқылдық ортада: Fe + 2HCl  FeCl2 + H2

осы элементтің сұлбасы: () Fe | Fe2+ || HCl || 2H+ | H2 (+)

* бейтарап және сілтілік ортада: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2

осы элементтің сұлбасы: () Fe | Fe2+ || O2, H2O || O2, 2H2O | 4OH‾ (+)

Түзілетін Fe(OH)2 гидроксиді ауадағы оттегімен жеңіл тотығады:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Металдардың қоспасы болған кездегі электрохимиялық коррозия күшейеді, бұл жағдайда бірнеше гальваникалық жұп түзіледі.

Бұл жұптардағы неғұрлым белсенді металдың атомдары анодтың қызметін, ал белсенділігі төмені – катодтың қызметін атқарады.

Мысалы, (HCl) тұз қышқылы ерітіндісіне (Cu) мыс және (Fe) темір пластиналарын батырса, онда коррозияға темір ұшырайды, өйткені:

Е0 (Fe2+/ Fe = 0,44 B) < Е0 (Cu2+/ Cu = + 0,34 B).


Коррозия жылдамдығы неғұрлым жоғары болуы үшін, металдар кернеу қатарында бір-бірінен неғұрлым алыс орналасуы қажет және қоршаған ортаның температурасы соғұрлым жоғары болуы керек.

Коррозиябеттік құбылыс, сондықтан коррозиядан қорғаудың бірден бір жолы металл немесе бейметалл жабындылары болып табылады.

Металл жабындылары екі түрге бөлінеді:

  • анодтық жабындықорғалған металға қарағанда белсенділігі жоғары металдан (темір үшін бұл мырыш пен хромнан жасалған қабыршық) жасалған, бұл жағдайда белсенділігі жоғары металл тотығады;

  • катодтық жабынды қорғалған металға қарағанда белсенділігі төмен металдан (темір үшін бұл никель, қалайы, күмістен жасалған қабыршық) жасалған, бұл жағдайда белсенділігі төмен металл тотығады.

Бейметалл жабындылары бейорганикалық (эмальдар) және органикалық (лактар, бояулар, резіңкелер, битум) деп бөлінеді.

Сонымен қатар, протекторлық (қамқоршы) және электрохимиялық (катодтық) қорғаныс түрлеріде бар.



Протекторлық қорғаныс қорғалатын бұйымды неғұрлым белсенді пластина (Al, Mg, Zn) протектор сыммен қосуға негізделген. Бұл жағдайда протектор анод қызметін атқарады.

Электрохимиялық (катодтық) қорғаныс нәтижесінде бұйым катодқа айналатын, қорғалатын бұйымның ішкі ток көзінің катодымен қосылысына негізделген. Коррозия үдерісінде бұзылатын көмекші электрод анод қызметін атқарады (әдетте болат қолданылады).
ГЛОССАРИЙ
Электрохимия – химиялық және электрлік түрдегі энергиялардың өзара бір-біріне айналуын қарастыратын химияның тарауы.

Гальваникалық элемент – екі электродтан тұратын жүйе, осы жүйеде өздігінен жүретін ТТР нәтижесінде химиялық энергияны электр энергиясына айналдырады; практикада химиялық ток көздерін өндіруде қолданады.

Қос электр қабат (ҚЭҚ) – қатты және сүйық (ерітінді) екі фазаның шекарасында пайда болатын қарама-қарсы мәндегі кеңістікте бөлінген электрлік зарядтардан тұратын беттік қабат.

Анод – тотығу үдерісі өтетін электрод.

Катод – тотықсыздану үдерісі өтетін электрод.

Металдардың кернеу қатары – әртүрлі металдардың стандартты электродтық потенциалдарының өсуі бойынша орналасатын қатар; металдардың белсенділігін анықтайды.

Нернст теңдеуі – жүйенің тотығу-тотықсыздану потенциалының оның тотыққан (ТФ) және тотықсызданған (ТзФ) формасының активтілігіне, температурасына және сутек ионының активтілігіне қатынасына тәуелділігін анықтайтын теңдеу.

Электр қозғаушы күші (ЭҚК) ол электрохимиялық элементтің жұмыс қарқындылығын анықтайтын негізгі сипаттамасы; катод пен анодтың тепе-теңдік потенциалдарының айырмасына тең.

Электрохимиялық үдерістер – зарядталған бөлшектермен алмаса алатын фазаның беттік бөлігінде өтетін үдерістер.

Электролиз электролиттің балқымасы немесе ерітінді арқылы электр тоғы өткенде, ыдыраумен аяқталатын электродтарда жүретін тотығу-тотықсыздану реакциясы.

Фарадей заңдары: біріншісі – электродта бөлінген заттың массасы электролит ерітіндісі немесе балқымасы арқылы өткен ток мөлшеріне тура пропорционал; екіншісі – электродта кез келген заттың бір эквиваленттік массасын бөлу үшін электролит арқылы бірдей ток мөлшері, яғни 96500 кулон электр мөлшері өтуі керек (бұл шама Фарадей саны аталады).

Электрод – ерітінді мен металл пластинасы шекарасында қос электр қабаты (ҚЭҚ) пайда болатын электролит ерітіндісіне батырылған металл.

Электродтық потенциал – фазалар шекарасында қос электр қабаты (ҚЭҚ) пайда болатын электродтық потенциалдардың айырмасы («стандартты жағдайда стандартты электродтық потенциал» деп аталады).

Бірінші текті электрод қоршаған ортамен катиондарымен алмасатын электрод; бұл электродтар өзінің жақсы еритін тұзының ерітіндісіне батырылған металл пластинадан тұрады; электродтың құрамы МеМеn+ өрнектеледі.

Екінші текті электрод қоршаған ортамен катиондарымен де, аниондарымен де алмасатын электрод; бұл электродтар өзінің ерімейтің тұзымен (МеmAn) қапталып, анион немесе катионның жақсы еритін тұзының ерітіндісіне батырылған металл пластинадан тұрады; электродтың құрамы Ме, МеmAn Меn+ немесе Ме, МеmAn Аm‾ өрнектеледі.

Тотығу-тотықсыздану электрод – қоршаған ортамен бір заттың тотыққан немесе тотықсызданған формасымен алмасатын электрод; ол электрондар тасымалдайтын инертті материалдан құралған.

Коррозия (жемірілуі) – металдар мен балқымалардың қоршаған орта әсерінен өздігінен жүретін бұзылу (тотығу) үдерісі.

Химиялық коррозия – қоршаған ортада (ауа) тотықтырғыштың әсерінен металдардың бұзылуына негізделген коррозияның бір түрі.

Электрохимиялық коррозия – электролиттер ерітінділерінің әсерінен металдардың бұзылуына негізделген коррозияның бір түрі.

Әдебиеттер



1. Бірімжанов Б.А. Жалпы химия. – Алматы: ҚР ЖООҚ, 2011.

2. Құлажанов Қ.С., Сүлейменова М.Ш., Иманбеков Қ.И. Бейорганикалық химия. – Алматы: ҚР ЖООҚ, 2011.


13-тақырыптың блок-сызбасы

Металдар және бейметалдар





s-, p-, d-, f - элементтері















  • атом құрылысы, элементтің периодтық жүйедегі орны

  • элементтің валенттілігі және тотығу дәрежесі

  • элементтің металдығы, бейметалдығы, иондану энергиясы, электртерістілігі; атомның радиусы










Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   173   174   175   176   177   178   179   180   181




©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
Сабақтың тақырыбы
бойынша жиынтық
Сабақтың мақсаты
жиынтық бағалау
Сабақ тақырыбы
ғылым министрлігі
тоқсан бойынша
рсетілетін қызмет
Жалпы ережелер
бағалауға арналған
қызмет стандарты
бекіту туралы
Сабақ жоспары
Қазақстан республикасы
жиынтық бағалаудың
жиынтық бағалауға
тоқсанға арналған
Әдістемелік кешені
республикасы білім
бағалау тапсырмалары
арналған жиынтық
арналған тапсырмалар
білім беретін
туралы хабарландыру
Қазақстан республикасының
бағалаудың тапсырмалары
арналған әдістемелік
мерзімді жоспар
пәнінен тоқсанға
Қазақстан тарихы
Реферат тақырыбы
Қазақ әдебиеті
Жұмыс бағдарламасы
бағдарламасына сәйкес
болып табылады
нтізбелік тақырыптық
Мектепке дейінгі
біліктілік талаптары
оқыту әдістемесі
республикасының білім
әдістемелік ұсыныстар
мамандығына арналған
әкімінің аппараты
туралы анықтама
жалпы білім
қойылатын жалпы
жалпы біліктілік
Конкурс туралы
қазақ тілінде
білім берудің
мемлекеттік әкімшілік