Oksidaciniai procesai elementų chemijoje

Redoxoprocesai elementu chemijoje. Oxidacijos-redukcijos reakcijos. Tokios reakcijos , kuriom vyxtant pakinta reaguojanciu medziagu tomu aksidacijos laipsnis: Zn0 + H+1 2 SO4  Zn+2 SO4 + H0 2 Kai atomai, molekules arba jonai atiduoda elekronus, vyxta oxidacijos procesas , o patys atomai, mplekules arba jonai yra reduktoriai.Vyxtant oxidacijai, teigiamas oxidacijos laipsnins dideja, neigiamas – mazeja: Ca  Ca +2 + 2e S-2  S0 +2e Kai atomai , molekules arba joani prijungia elektrodus, vyxta redukcijos reakcijos , o patys atomai, molekules, ar jonai yra oxidatoriai. Vyxtant redukcijai, teigiamas oxidacijos laipsnis mazeja, neigiamas – dideja : S+2eS-2 Fe+3 +e Fe +2 Oxidacijos ir redukcijos procesai vyxta kartu: vieni atomai, molekules ar joanai elektronus atiduoda, kiti tiek pat prisijungia.siu reakciju met reduktorius oxiduojasi, oxidatorius- redukuojasi.: 2Fe+2Cl2 + Cl02 2Fe+3Cl-13 Fe+2 Fe+3 +e (oxidacija, Fe+2 – reduktorius) Cl02 + 2e  2Cl-1 (redukcija, Cl2 – oxidatorius) Svarbiausi oxidatoriai ir reduktoriai. Oxidatoriai – 1)vienines medziaos, kuriu atomam budingas didelis neigiamasis elekrtingumas (VIA ir VIIA gr.elementai; aktyveusi fluoras, deguonis, chloras).2) katijonai, kuriu oxidacijos laipsnis didesnis arba galimas dizdiausias (Fe+3). 3) sudetiniai anijonai, kuriu teigiamo oxidacijos laipsnio elementas turi didzeusia arba dideli oxidacijos laipsni(NO-3 , SO 2-4 ) .4 ) peroxidai ( H2O2 , BaO2 ) Reduktoriai – 1) elementami, kuriu labai mazas neigiamasis elektringumas(IA ir IIAgr.el.) 2) paprasti anijonai (Cl- , S 2- ) 3) sudetiniai anijonai, kuriu teigiamo oxidacijos laipsnio elementas yra mazas oxidacios laipsnis( SO2-3 , NO-2..) 4) katijoanai, kuriu oxidacijos laipsnis mazas, bet gali padideti (Sn2+, Fe2+) 5) anglis, Anglie (II) oxidas ir vandenilio dujos  temp. !!! Kai kurie reduktoriai gali veikti kaip ir oxidatoriai. Metalu gavimo is rudu cheminiai procesai. Gaminti metalus is rudu neapsimoka, nes iskastose rudose buna daug bergzdo. Tada rudos sodrinamos mechaniniu , elektromagnetiniu ir fizikiniu-cheminiu budu. Vienas is svarbeusiiu - flotacija .Sis budas pagristas skirtinga rudos ir bergzdo daleliu absorbcine geba – rudos dalele sdazneusiai vandenyje neslampa, o bergzdo slampa.. Smulkiai sumalta ruda maisoma su andeniu, I kuri pirdeta organioniu medz. Patvariomis putoms sudaryti,(pusu alyvos).Is apacios pro sia suspencsija puciamas oras.Suslapusios bergzdo daleles seda i dugna, o rudos daleles iskeliamos I pavirsiu ir ce nugriebiamos.Is polimetaliniu rudu vieni metalai nuo kitu dazneusiai atskiriami chloridiniu budu. Rudas veikiant chloru, susidaro metalu chloridai. Jie verda skirtingoje temperaturowe, model ackiriami. Svarbeusi metalu gavimo budai yra metalurginis ir hidrometalurginis. Dazneusiai – metalurginiu. Skirstomas i karbotermini ir metalotermini. Karboterminis: metalai is oxidiniu rudu redukuojami anglimi arba Anglie(II) oxidu  temp. Siuo budu gaunasmas, varia, svinas, gelezia, alavas, inkas. Karbonatines rudas galima is karto redukuioti anglimi, nes kaitinamos jos skyla i metalo ir Anglie oxidas: ZnCO3ZnO + CO2 Metaloterminis : metalai is oxidu, cloridu, ir sulfidu redukuojami aktyviais metalais, t.y. kainitami natriu, aliuminiu, Mg, Fe.Labai daznai kaip reduktorius vartojami aliuminio milteliai, procesas vadinamas – aliumotermija. Degdamas aliuminis iskiria daug silumos, kaitinant metalo oxidus su aliuminio milteliais , issikiria daug silumos: 2Al + Fe2O3  2Fe + Al2O3 , ΔH= -829kJ Vyxtant siai reakcijai temp pakyla iki 3300K, ir gelezis issilydo, o aliuminio oxidas, ikyla i pavirsiu.Aliuminoterminiu busu gaunami sunkaii lydus metalai- chloramas, manganas.. Hidrometalurginis : metalai gaunami is drusku vandeniniu tirpalu.Ruda tirpinama tam tikrame tirpiklyje.tirpalas isvalomas, sukoncentruojamas, ir is jo isgaunami metalai, redukuojama aktyvaisiais metalais arba per tirpala leidziama elektros sroce.Aktyvesni metalai istumia- mazai aktyvius, o elektrolizer busu is tirpalu gaunami mazai aktyvus metalai – varia, nikelis, alavas.. Elektrodo potencialas. Vandenilio elektroda. Elektrodo potencialas- metalo ir tirpalo potencialu skirtumas. Jo tiesiogiuai ismatuoti negalima; ji galima rasti tik kaip palyginamaji dydi.Apskaiciuoti si potenciala rejkia zinoti elemento elektrovaros jega ir hieno elektrodo potenciala.Pagrindinis elektrodas yra vandenilio elektrodas , sudarytas is: platinos ploksteles,padengtos puriu platinos sluoksnui, imerktas i sierot rugztes tirpala, kuriami vandenilio jonu aktyvumas nygus 1 . Pro tirpala leidziamos 298 K temp ir vandenilio dujos; jas platina absorbuoja.Dalis vandenilio duju virsta atomais ir jonizuojasi: H2 ↔2H H↔H++e Vandeniliu prisotinttos ploksteles ir sieros rugzties tirpalo potencialu kirtumas laikomas lygiu nuliui.. Forint ismatuoti metaslo potenciala, sudaromas galvaninis elementas is to metalo ir vandenilio elektrodu. Jei metalas imerktas I jo druskos tirpala, kuriame metalo jonu aktyvumas lygus 1 , tai metalo ir vandenilio standartinio elektrodo potencialu skirtumas ir bus to metalostandartinis elektrodo potencialas φ0. Metalu fizikines ir chemines savybes. Fizikines – Visi metalai, iskyrus gyvsidabry kambario temperaturoje yra kietos kristalines medziagos.Metalu laidumas elektrai priklauso nuo metaliskosios jungties ypatumo.Veikiant nestipriai elektros srovei elektraonai pradeda judeti link teigiamo poliaus.Aukstoje temperaturoje metalu laidumas nedidelis.Mazinant temperatura, laidumas dideja.Kai kuriu metalu ir daugelio lydiniu , atsaldytu ikizemesnes negu krizine temperatura, elektrine varza staigiai sumazeja iki 0, isnyxta visiskai.Tai – superlaidumas.Metalai – 1 rusies laidininkai(elektros srove pernesa elektronai). Metalu laidumas silumai – aiskinamas laisvuju elektronu daleliu judrumu ir didejancia jonu svyravimu amplitude.didzeusias laidumas elektrai ir silumai yra sidabro, vario , auxo, , aliuminio; mazeusioas – svuno ir gyvsidabrio.Metalu garai nelaidus elektrai.Metalu silumines savybesapibudinamos ju savitaja ir sublimacijos siluma. Savitoji siluma – tai silumos kiekis, kuri reikia suteikti medziagai, kad jos mases vieneti temperatura pakiltu vienu laipsniu. Sublimacijos siluma- silumos kiekis , reikalingas vieno molio meatlo masei paversti garais..Ji buna labai ivairi.Metalu milteliai sugeria sviesa.atroso juodi arba pilki.Lygus metalu pavirsius atspindi sviesa.Metalai yra plastiski ir kieti. Plastiskumas- metalu savybe islaikyti deformuojant igyta forma.Ptikilauso nuo kristalines gardeles ir metaliskosios jungties.Kuo grynesnis metalas tuo jis plastiskesnis.Kietumas priklauso nuo kristalines gardeles sandaros.Kieceusias – chromas. Metalu magnetines savybes – nevienodos.Stipriai sismagnetinantys metalai- gelezis, kobaltas, nikelis.Kiti metalai yra diamagnetiniai arba paramagnetiniai.Ju savybes nustoja veikti , kai nustoja veikti isores magnetines bangos. Chemines(Metalu reakcijos su rugztimis, sarmais, ir druskomis). – cheminese reakcijose metalai tik atiduoda elekterodus ir oxiduojasi, jie yra reduktoriai.Metalu redukcines savybes skirtingos.Kuo mazesnis metalo jonizacijos potencialas, tuo metalas aktyvesnis ir stipresnis reduktorius.Metalu aktyvumas nustatomas is ju reakciju. Rusu moxlininkas M.Beketovas (1865m.) isnagrinejo metalu isstumimo reakcijas ir sudare „ metalu isstumimo eile“-metalu aktyvumo eile.Kiekvienas sios eiles metalas gali istumti, arba redukuoti, visus po jo surasytus metalus. Kuo aktyvesnis metalas, tuo lengveu istumia H. 2Na+2H2O  2NaOH + H2 Beveik visis metalai reaguoja su rugstimis.Kokie produktai susidaro, priklauso nuo metalo aktyvumo ir rugzties savybiu bei koncentracijos.Reaguojan metalui su nedeguoninemis rugztimis, oxidatorius buna vandenilio jonaasir skiriasi vandenilis: Zn+ 2HClZnCl2+H2 Kai metalai reaguoja su deguoninemis rugztimis, oxidatorius buna vandenilio jonai arba rugzciu anijonai. Neaktyvus metalai( varis, gyvsidabris, sidabras)tirpsta koncentruotoje azoto rugztyje ir ja redukuoja iki NO2.Aktyvus metalai tirpsta praskiestoje azoto rugztyje ir ja redukuoja iki N2 arba NH+4 : Cu + 4HNO3Cu(NO3)2+2 NO2 + 2H2O Konc. 3Cu+8 HNO33Cu(NO3)2+2NO+4H2O prask. Mazeu aktyvus metalai (varis,alavas) tirpsta koncentruotoje sieros rugytyje ir ja redukuoja iki SO2, o aktyvus metalai ( Zn,Mg) – iki S ir H2S: Sn+4H2SO4Sn(SO4)2+2SO2+4H2O Cinkas, aliuminis, alavas pasizymi amfoterminemis savybemis.Jie su rugstimis sudaro paprastasias druskas, o su sarmais – komplexinius junginius 2Al + 2NaOH+6 H2O 2Na[Al(OH)4]+ 3 H2 .Daugelsi metalu tiesiogiai jungiasi su deguonimi, sudarydami oxidus.Metalu oxidai gaunami veikiant ju sulfidus deguonimi, metalus veikiant kitu metalu oxidais arba kaitinant hidroxidais: 2ZnS+3O22Zn+2SO2 aukstoje temp kai kurie metalai reaguoja vieni su kitais, sudarydami intermetalinius junginius. Juose metalai susije metaliskaja jungtimi.Juos gali sudaryti 2 arba 3 metalai.siu metalu laidumas elektrai yra mazesnis uz mazeusiai laidaus ji sudarančio metalo. Oxidacijos - redukcijos potencialu panaudojimas reakcijos krypčiai nustatyti. Galvaniniai elementai. Tai prietaisai, kuriuose chemine energija paverciama elektros energija.sie elementai yra pirminiai elektros sroves saltiniai, gali būti panaudoti tik karta.Pirmieji – Voltos bei Danielio ir Jakobio elementai. Skirstomi i sausuosiu hermetiniu, vartojamus ivairiems prietaisams maiotiniti bei apsviesti, ir rezervinius, skirtus trumpai naudoti.Jie ima veikti ipylus vandens.Magniui reaguojant su vandeniu. EVJ ir jos nustatymas. Galvaninio elemento Ex elektrovaros jega E apkaiciuoja taip: E=a/a+b *A: Nernsto lygtis. Kai metalo jonu aktyvumas nera lygus 1, metalo elektrodo potencialas φ apskaičiuojamas is Nernsto lygties: φ = φ0±RT/nF ln a; cia φ0 – metalo standartinis potencialas V; R – universalioji duju konstanta(8,314J/(K*mol); T – temperatūra, 289K; n – jono kruvis; F – Faradejaus skaicius, 96 494 C/mol; a – jonu aktyvumas. Galvaniniu elementu poliarizacija ir depoliarizacija. Dirbančio galvaninio elemento potencialau skirtuma E‘ apskaičiuojamas is lygties: E‘ = E – IR – Δφ – Σφkont; Cia E – elemento elektrovaros jega V; I – sroves stiprumas A; R – sistemos varza Ω ; Δφ – poliarizacijos potencialu skirtumas; Σφkont – kontaktiniu potencialu suma. Is lygties matyti , kad dirbančio elemento potencialu skirtumas yra mazesnis uz jo elektrovaros jega, ir siu dydžiu skirtumas priklauso nuo iškrovimo sroves. Poliarizacijos potencialu skirtumas Δφ apibudina bendra elektroniniu procesu poliarizacija, kuria sukelia anodo ir katodo potencialu pokytis del tekancios elektros sroves. Elektrodu poliarizacijos procesams itakos turi elektros sroves dydis ir tankis.. Poliarizacija sukelia kelios priežastys .Viena is ju – tai nepakankamu greičiu prie elektrodu vystanti jonu difuzija ir migracija.Pvz : galvaniniame elemente Zn │Zn (NO3)2││Pb(NO3)2│Pb Tirpsant Zn , prie metalo kaupiasi Zn2+ jonai, ir jie nespeja greitai nudifunduoti nuo metalo tirpala.todel Zn (anodo) potencialas pasidaro teigiamesnis. Prie Pb elektrodo nespeja graitai pridifunduoti Pb2+ jonai, ir katoda pasidaro neigiamesnis. Poliarizacija priklauso nuo jonu Buenos, tirpalo priemaisu ir elektrodo savybiu. Atvirksciai polairizacijai procesas vadinamas depoliarizacija. Depoliarizuojana tirpala maisant, skiedziant, parenkant elektrobus ir salinant kenksmingas priemaisas, t.y. pridedant medziagu(depoliarizatoriu), kurios tas priemaisas sujungia. Galvaniniu elementu pavyzdziai: Voltos, Jakobo-Danielio, mangano cinko-cinko(sausasis). Voltos sudarytas is vario ir cinko ploksteliu, imerktu i oraskieste sierot rugzties tirpala.Zymimas taip: Zn│ H 2 SO4│Cu Veikiant siam elementu, inkas, kaip aktyvesnis metalas, tirpsta ir buna anodu: ZnZn2++2e Is cinko elektrodai laidu teka i vari ( katoda). Vario pavirsiuje issikrauna H+ jonai: 2 H++2eH2 Voltos elemento reakcijos lygtis: Zn+ H 2 SO4Zn SO4+ H2 Sis elememtas vejkia trumpai. Danielio-Jakobio . Sudarytas is vario ploksteles, imerktos i vario sulfato tirpala, ir cinko ploksteles, imerktos i cinko sulfato tirpala.abu tirpalai atskirti puslaide diafragma.Sis elemenentas zymimas taip: Zn│ Zn SO4││Cu SO4│Cu Kaip aktyvesnis ,cinkas tirpsta ir buna anodu: Zn Zn2++2e Is cinko elektreodai laidu teka i vario plokstele(katoda); jo pavirsiuje netenka kruvio vario jonai, ir varis seda ant ploksteles: Cu2++2eCu Sio elemento reakcijos lygtis: Zn+ Cu SO4 Zn SO4+Cu Sio elemento itampa 1,07V. Mangano-cinko . Teigiama elektroda sudaro MnO2 milteliai;neigiamasis yra cinko indelis.sis elementas zymimas kaip: Zn│NH4Cl│ MnO2, C Jam veikiant ,Inkas tirpsta ir buna anodu: Zn Zn2++2e Dalis cinko jonu jungiasi su NH3 molekulemis, susidaranciomis skylant amoniako jonami: NH4↔ NH3 + H+ Zn2++4 NH3[Zn (NH3)4]2+ Prie katodo vyxta reakcja: MnO2+ H++eMnOOH Sio elemento reakcija: 2Zn+4 MnO2+4 NH4Cl  ZnCl2+ +[Zn (NH3)4] Cl2+4 MnOOH siu elementu itampa1,1…1,25 V..Jie savaime issikrauna,nes vyxta sios reakcijos: Zn+2 NH4Cl[Zn (NH3)4] Cl2+H2 Zn+ 2H2OZn(OH)2+ H2 Issikrovima skatina priemaisos, kuriu mazas vandenilio visrsitampis. Korozijos rūšys. Ištisinė korozija – tolygioji, netolygioji, selektyvioji. Vietinė korozija – dėmėtoji, židininė, taškinę, vidinė, tarpkristalinė. Cheminė korozija dujose ir neelektrolituose. Tai korozija atsirandanti aukštoje temperatūroje sąveikai su oro deguonimi. Metalų paviršiuje susidaro oksido plėvelė.FeO, Fe2O3, Fe3O4. Kad susidarytu tokia plėvelė oksido tūris Voks turi būti daugiau už metalo Vmet. Neelektrolitinę koroziją sukelia skystas Br2, išlydyta S2, organiniai skysčiai, nafta ir jos distiliacijos produktai esantys H2S. H2O turintys neelektrolitai sukelia intensyvią elektrocheminę Me koroziją. Elektrocheminė korozija. Tai Me irimas aplinkoje, laidžioje elektros srovei ir susidaro GE. Tai metalų irimas drėgnoje terpėje. Elektrochemine korozija sudaro trys pagr. Proc. : 1)anodonis procesas – hidratuotų Me jonų elektrolite bei elektronų anodiniuose ploteliuose susidarymas: Me+mH2O → Men+mH2O+ne 2) elektronų tekėjimas metale iš anodinių į katodinius plotelius 3) katodinis proc. . Koroziniai GE. Skirstomi į makro – kai metalas yra vienos rūšies, o terpės koncentracija skirtinga, mikro: a) kai turime junginius su vienodos struktūros; b) skirtingos struktūros junginius; c) kai nelygus Me paviršius matinis ar blizgus; d) nevienodas Me įtempimas; e)terpės pokytis turi įtakos koncentrcija ar pH vertė: f)aplinkos(atmosferos) poveikis t. korozija anodinė, tekėjimas iš A į K, katodinė. Atmosferinė korozija. Faktoriai 1) santykinis oro drėgnumas apie 60%. 2) teršalai: CO2, SO2, dulkės. 3) temperatūros pokytis. 4) dviejų skirtingų potencialų Me sąlytis. Požeminė korozija. Priklauso: nuo gruntinio vandens sudėties; grunto oro laidumo; esančių druskų sudėties, elektros laidumui , pH. Rūgščioje dirva yra labai pavojinga CaO+2H+Ca2++H2O. Mikrobinė korozija. Vyksta dėl dirvožemyje ar vandenyje esančių bakterijų, dumblių, grybelių. Bakterijos skirstomos: į aerobines jos oksiduoja S2, H2S, FeS2. H2S+O2H2O+S, 2S+O2+H2O2H2SO4 SOB – tai joninės. Anerobinės redukuoja sulfato jonus SRB. Panaudojant elektrocheminę koroziją susidaro atominis H2. 8H+SO2-44H2O+S2-, Fe2++S2-FeS, 4Fe+CaSO4+4H2OFeS+3Fe(OH)2+Ca(OH)2. Metalų korozija dėl grunte klaidžiojančių elektros srovių. Susidaro ten kur yra nuolatinė elektros srovės. Metalų saugos nuo korozijos būdai. Legiruojami, sudaromos apsauginės metalinės ir nemetalinės dangos, mažinimas korozinės aplinkos aktyvumas, taikoma katodinė elektrocheminė apsauga, pasyvacija. Korozinės aplinkos mažinimas: apsauginė dujinė atmosfera dažn. sudaroma, kai metalai apdorojami termiškai. Šiam metalui tinka inertinės dujos (Ar, Ne) H2, N2, CO2, CO, angliavandeniai ir jų mišiniai. Šiomis dujomis pripildomos krosnys kur kait. Me. Inhibritoriai ir korozijos lėtikliai – tai medž. kurių lab. maži kiekiai lab. sumažina koroziją. Inhibritorių vaikimo intens. apibūd. korozijos lėtėjimo koeficientas δ ir apsaugos laipsnis z: δ=i/i‘; z=((i-i‘)/i)*100%. (i – kor. Greitis be inhibritoriaus, i‘ – su inh). Pgl. tai kokį proc. Lėtina, inhibritoriai skirstomi į anodinius, katodinius, bendrojo veikimo ir atmosferinius. Apsauginės metalinės, metalų junginių ir nemetalinės dangos. Anodinės Me1Me2 saugo mechaniškai ir elektrochemiškai. Katodinės Me1Me2 saugo mechaniškai ir kai danga tik ištisinė. Metalinės dangos – Al, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, Sb, bei įvairių lydinių. Metalų junginių – oksidų, chromotų, fosfatų. Nemetalinės – tepalų, lakų, dažų, dervų, gumos, cemento, emalių, keraminės. Metalinių dangų gavimo būdai. Cheminis nusodinimas –iš jo tirpalų, cheminiu būdu panaudojant reduktorius Ni, Ag, Cu – taikomas pagrindinai: Ni2++H2PO-2+H2ONi +H2PO-3+2H+ gaunamas Ni – P lydynys paviršiuje Ni3P. Galvanosteginis – tai yra elektrolizė. Termodifuzinis – pagrįstas aukštoje temperatūroje difuzija į dengiamą metalą Me- Al, Cr, Si alitavimas – Al2O3 apsaugo Me nuo sukepimo, NH4Cl – Me neleidžia oksiduotis. Metalavimas – tai išlydyto metalo išpurškimas suslėgtu oru ant dengiamo paviršiaus. Karštasis – dengiamą metalą panardinus į kito metalo lydalą, tik lydalo t nedidesnė už Me. Plakiravimas – tai metodas kuomet dengiamas Me paviršius karštuoju valcavimo ar presavimo padengiant apsauginį Me sluoksniu vyksta difuzija tarp Me. Metalų legiravimas. Me + priemaišos +spec.priemaišos. Legiravimas skirstomas 5 mažai, 5 - 10 vidutinis,  gausiai. Me(NeMe)xOy; įsiskverbia į Me gardelę, paskui į Me joną ir atomo difuzijos greitį FeO+Cr2O3 FeCr2O3. Pasyvacija. Pasyvūs Me = Fe, Co, Ni, Al, Cr, 1) oksidatoriaus naud.(KMnO4, K2Cr2O7); 2)oksidavimas elektrolize; 3)priedo panaudojimas lydymosi metu(Al, Si). Elektrocheminė sauga: anodinė ir protektorinė. Anodinė sauga taikoma pasyvuotiems metalams oksidinėms terpėms prie nuolatinės srovės šaltinio ir elektrodai juda didesnio potencialo pusėn. Protektorinė – kai saugomas objektas prijungtas prie aktyvesnio metalo – protektoriaus. Ant katodo korozijai vyxtant vyxta šios r-jos: pH7; 2H2O+2e→H2+2OH; O2+2H2O+4e→4OH-} Inhibitoriai. Tai medžiagos, kurių labai maži kiekiai sumažina ar visai sustabdo metalų koroziją. Lėtėjimo koeficientas =i/i/, apsaugos laipsnis z=i-i//i*100. g/m2*h. Anodiniai inhibitoriai - tai medžiagos turinčios oksidacinių savybių. Sudaro apsauginę oksidų plėvelę. Prie nepavojingų priskiriami nitritai ir nitratai. Katodiniai inhibitoriai – lėtina katodinį procesą, sumažina katodo paviršių CaCO3. Bendrojo veikimo inhibitoriai – tai chromatai K2CrO4 jie pasyvuoja anodinius plotelius ir yra blogi katodinio proceso depoliarizatoriai. Elektrolizė. Elektrolize vadinamas oksidacijos ir redukcijos procesas, vykstantis leidžiant per elektrolito tirpalą arba lydalą nuolatinę elektros srovę. Elektrolizės procese elektros energija paverčiama chemine energija. Vykstant elektrolizei, teigiamieji jonai (katijonai) slenka prie katodo ir prisijungę elektronus virsta neutraliais atomais arba jų grupėmis. Neigiamieji jonai (anijonai) priartėja prie anodo ir atidavę elektronus taip pat virsta neutraliais atomais arba jų grupėmis. Taigi katodo paviršiuje vyksta redukcijos, o anodo paviršiuje oksidacijos procesas. Elektrolizės dėsniai.Elektrolizės dėsnius paskelbė anglų fizikas M.Faradėjus.Pirmas elektrolizės dėsnis:vykstant elektrolizei išsiskyrusios ant elektrodų arba sureagavusios elektrocheminėje reakcijoje medžiagos masė tiesiog proporcinga pro tirpalą pratekėjusios elektros kiekiui mkQ;QIt,m-išsiskyrusios medžiagos masė g,k-elektrocheminio ekvivalento masė g/(As); Q-elektros kiekis (C arba As);I-srovės stiprumas A;t-laikas s.Antrasis elektrolizės dėsnis:praleidus pro tirpalą vienodą kiekį elektros,elektrodų paviršiuje išsiskyrusių arba tirpale susidariusių medžiagų masės yra tiesiai proporcingas jų ekvivalentų masėms. Procesai prie katodo.Prie katodo lengviausiai redukuojasi tie katijonai,kurių standartinis potencialas teigiamiausias.Jei elektrolitu naudojami metalų druskų vandeniniai tirpalai,tai prie katodo taip pat gali vykti H+ arba vandens molekulių redukcija.Galima išskirti 3 katodinio proceso atvejus:1)katijonai metalų turinčių standartinį potencialą, teigiamesnį negu H2,nuo St iki Au elektrolizės metu pilnai išsikrauna ant katodo ir skiriasi tik metalas pvz Cu2++2eCu 2)katijonai labai aktyvių metalų, kurių standartinis elektrodinis potencialas labai mažas nuo Li iki Al imtinai iš vandeninių tirpalų neišsikrauna ir ant katodo skiriasi tik vandenilis. Rūgščioje terpėje ant katodo redukuojasi vandenilio jonai K:2H++2eH2,o šarminėj arba neutralioj vand. molekulės K: 2H2O+2e2OH-+H2 3)katijonai metalų,kurių standartinis elektrodinis potencialas mažesnis negu Al,tai bus nuo Mn2+ iki H+ iš vandeninių tirpalų elektrolizės metu išsikrauna kartu Me+H2(formulės-3) Patys aktyviausi metalai nuo Li iki Al elektrolizės metu išgaunami ne iš jų vandeninių tirpalų,o iš sulydytų bevandenių druskų lydalų. Procesai prie anodo.Elektrolizėje gali būti naudojami tirpūs arba netirpūs (inertiniai) anodai. Tirpūs anodai gaminami iš to metalo,kurio jonai elektrolizės metu ant katodo redukuojasi pvz.nikeliuojant ant katodo redukuojasi Ni ir tirpūs anodai gaminami iš Ni,variuojant iš vario.Elektrolizės metu anodo metalas tirpsta,oksiduojasi ir tirpalas pastoviai papildomas teigiamais metalo jonais.A:Me-neMen+.todėl galima vykdyti ilgalaikę elektrolizę ne koreguojant elektrolito. Pvz.: A(Cu) -2eCu2+.Netirpūs (inertiniai) anodai gaminami iš grafito, Pt, aukso ar kito šiame elektrolite netirpstančio lydinio. Dažniausiai iš Pb+3Ag lydinio. Netirpūs anodai tarnauja tik elektronų perdavimui ir elektrolizės metu metalų jonų koncentracija tirpale visą laiką mažėja ir turi būti koreguojama pridedant druskų.Ant netirpių anodų paviršiaus elektrolizės metu vyksta elektrolite esančių anijonų(neigiamų jonų) oksidacija.t.y. elektronų atidavimas.Lengviausiai ant anodo oksiduojasi neigiamiausią potencialą turintys jonai.Jei tirpale jonų koncentracija nėra labai maža tai pirmiausia oksiduojasi nedeguoninių rūgščių J,Br-,Cl-,S- anijonai.Jei tirpale yra deguoninių rūgščių,tokių kaip SO2-4;NO-3;CO2-3 radikalai iš vandeninių tirpalų jie neišsikrauna,nes žymiai lengviau oksiduojasi OH- jonai (šarminiame elektrolite) arba H2O (rūgščiame ir neutraliame elektrolite). (formule-2) Rūgštinio švino akumuliatoriaus elektrodai – tai rėmeliai su įpresuotu švino oksidų ir švino miltelių mišiniu. Vykdant elektrolizę sieros Elektrolizės praktinis taikymas: elektrolizės procesu pagrįsta: a)galvanostegija, b)galvanoplastika, c)elektrocheminis metalų rafinavimas, d)oksidavimas, e)poliravimas, f)nuriebinimas, g)ėsdinimas, h)medžiagų oksidavimas, redukavimas . Akumuliatoriai: Rūgštinio švino akumuliatoriaus elektrodai – tai rėmeliai su įpresuotu švino oksidų ir švino miltelių mišiniu. Vykdant elektrolizę sieros rūgšties tirpale, elektrodas yra sujungtas su elektros srovės šaltinio neigiamu poliumi, redukuojasi iki švino, o elektrodas sujungtas su teigiamu poliumi oksiduojasi iki PbO2. Neigiamas elektronas yra keli sujungti rėmeliai su aktyviuoju švinu, teigiamasis – keli sujungti švino – stibio lydinio rėmeliai. Įkraunat šį akumuliatorių ant neigiamo elektrodo: PbSO4+2e→Pb+SO42- ant teigiamo elektrodo: PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e; įkrovimo suminė lygtis 2PbSO4+2H2O→Pb+PbO2+2H2SO4; Įkrautas akumuliatorius veikia kaip galvaninis elementas, kurio neigiamas elektrodas (reduktorius) yra švinas, o teigiamas (oksidatorius) yra švino (IV) oksidas Pb│H2SO4│PbO2. Iškraunant akumuliatorių vyksta šie procesai: Ant neigiamo: Pb+SO42-→PbSO4+2e; ant teigiamo: PbO2+4H++SO42-+2e→PbSO4+2H2O; Šarminiai akumuliatoriai yra šiek tiek patvaresni negu švino akumuliatoriai, jie gali būti laikomi neįkrauti ilgiau negu švino, jiems mažiau kenkia trumpasis jungimas ir trankymas. Tačiau jų yra mažesnė EVJ ir skirtinga įkrovimo bei iškrovimo įtampa. Šarminių akumuliatorių teigiamasis elektronas yra gaunamas supresavus NiOOH miltelius su grafito milteliais; neigiamasis elektronas yra gaminamas iš redukuotosios geležies miltelių arba akyto kadmio ir geležies miltelių. Įkraunant akumuliatorių Cd│KOH│NiOOH, kadmis oksiduojasi, o NiOOH redukuojasi: (-) Cd+2HO-→Cd(OH)2+2e; (+) 2NiOOH+2H2O+2e→2Ni(OH)2+2HO- . Įkraunant vyksta: (-) Cd(OH)2+2e→Cd+2HO-; (+) 2Ni(OH)2+2HO-→2NiOOH+2H2O+2e. Įkrovimo suminė lygtis yra 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 →2NiOOH+Cd+2H2O Aliuminio gavimas: Gaunamas elektrolizes budu ish 6…8% ir 92…94% kriolito sulydyto mishinio. Kad butu zhemesne lydymosi temperatura ir geriau vyktu elektrolizes procesas, dedama fluoridu - . Elektrolizės procesas vyksta maždaug 1230K temp. išlydytas Al2O3 disocijuoja į jonus. Al2O3→Al3++AlO33-. Elektrodų paviršiuje skiriasi aliuminis ir deguonis: Ant anodo: 2AlO33—6e→Al2O3+3O; Ant katodo Al3++3e→Al anodas daromas iš grafito. Išsiskyręs deguonis su juo reaguoja ir sudaro CO ir CO2. Aliuminis atsparus korozijai nes pats savaime pasyvuojasi, jo paviršiuje susidaro vientisa oksido plėvelė. Tačiau rūgštyse ir šarmuose oksido plėvelė suyra ir prasideda intensyvi aliuminio korozija. Aliuminis labai atsparus korozijai sausame ir drėgname ore. Aliuminio atsparumas priklauso nuo paviršiaus atsparumo. Tam tikslui jis poliruojamas ir šlifuojamas. Aliuminio lydiniai yra mažiau atsparesni korozijai negu grynas aliuminis. Aliuminis yra plačiai naudojamas technikoje nes yra gana lengvas. Jo elektrinis laidumas yra 1,7 karto mažesnis negu vario tačiau laidų gamyboje jie plačiai naudojami. Jo lydiniai neįsielektrina todėl yra naudojami elektrotechnikoje. Juo dengiami kiti metalai kad nekoroduotų. Aliuminiui jungiantis su deguonimi išsiskiria labai daug šilumos todėl ši reakcija panaudojama metalų suvirinimui. Vario gavimas: jis gaunamas apdeginant sulfidines rūdas ore. Taip deguonis oksiduoja geležies sulfidą ir dalį vario sulfido. Geležies sulfidas su fliusais sudaro šlaką, o vario oksidas reaguoja su likusiu vario sulfidu – pasigamina juodasis varis. Tada juodasis varis rafinuojamas elektrolizės būdu: juodasis varis elektrolizės vonioje būna anodu, katodas – ploni gryno vario lakštai, elektrolitas – parūgštintas vario sulfato tirpalas. Varis yra geras šilumos ir elektros laidininkas. Varis sudaro kompleksinius junginius, kurio koordinacijos skaičius yra 4. Junginiuose varis būna dvivalentis ir vienvalentis.. Varis yra labai plačiai naudojamas metalas. Jis yra vartojamas laidams ir kontaktams gamint Prask ir konc HCl Me+HClàMeCl+H2 Nereag Me esantys uz H2 Ishimtys: Pb nereaguoja nei su prask ne su konc., nes pavirsiuje susidaro sunkiai tirpi plevele PbCl2 prask. H2SO4 Me+ H2SO4àMeSO4+H2 Nereag Me esantys uz H2 Ishimtys: Pb ner su prask, susidaro plevele PbSO4 Konc.H2SO4 Me+ H2SO4àMeSO4+SO2+H2O Ishimtys: 1)Zn ir Mg+ H2SO4à MeSO4+H2S+ H2O 2)Ge+ H2SO4àGeO2+ SO2+H2O 3)Al,Fe,Co,Ni koncentruotoje r. pasyvuojasi Me+ H2SO4àMeO+ SO2+H2O 4)Pt ir Au nereaguoja su konc.H2SO4 Prask.HNO3 Me+HNO3àMeNO3+NO+ H2O Ishimtys:1)Mg,Ca,Sr,Al,Zn,Sn,… Fe+ HNO3àMeNO3+NH4NO3+H2O 2)Sb+HNO3àSb2O3+NO+ HNO3 konc. HNO3 Me+ HNO3à MeNO3+NO2+ H2O Ishimtys:1)Sb+ HNO3à Sb2O3+NO2+ HNO3 2)Li.K,Na,Rb,Cs,Fr,Mg,… Ca+ HNO3à MeNO3+N2O+ H2O 3)Sn+ HNO3àH2SnO3+ NO2+ H2O 4)Al,Fe,Cr,Co,Ni koncentruotoje r. pasyvuojasi 5)Pt ir Au nereaguoja

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!