Kimyasal problemleri çözme
Faraday yasasını bilen
lise

Yazarın gelişimi

Okuldaki öğretim uygulamalarının gösterdiği gibi, çok çeşitli farklı kimyasal problemler arasında en büyük zorluklar, çözümü sağlam kimya bilgisine ek olarak, fizik dersi materyaline iyi derecede hakim olmayı gerektiren problemlerden kaynaklanmaktadır. Ve her lise, kimya ve fizik olmak üzere iki dersin bilgisini kullanarak en basit problemleri bile çözmeye dikkat etmese de, bu tür problemler bazen kimyanın ana disiplin olduğu üniversitelerdeki giriş sınavlarında bulunur. Dolayısıyla bir öğretmen sınıfta bu tür problemleri incelemeden, istemeden öğrencisini kimya alanında üniversiteye girme şansından mahrum bırakabilir.
Bu yazarın gelişimi, şu ya da bu şekilde “Elektroliz” konusuyla ilgili yirmiden fazla görev içermektedir. Bu tür problemleri çözmek için sadece okul kimya dersinin “Elektroliz” konusu hakkında iyi bilgi sahibi olmak değil, aynı zamanda okul fizik dersinde işlenen Faraday yasasını da bilmek gerekir.
Belki de bu problem seçimi kesinlikle sınıftaki tüm öğrencilerin ilgisini çekmeyecek veya herkes için erişilebilir olmayacaktır. Bununla birlikte, bu tür görevlerin ilgili bir grup öğrenciyle bir grup veya seçmeli derste tartışılması tavsiye edilir. Bu tür problemlerin karmaşık olduğu ve en azından bir okul kimya dersi için tipik olmadığı (bir ortaokuldan bahsediyoruz) ve bu nedenle bu tür sorunların versiyonlarına güvenle dahil edilebileceği güvenle belirtilebilir. 10. veya 11. sınıflar için okul veya bölge kimya olimpiyatları.
Her problem için ayrıntılı bir çözüme sahip olmak, geliştirmeyi özellikle yeni başlayan öğretmenler için değerli bir araç haline getirir. Seçmeli bir ders veya kulüp dersi sırasında öğrencilerle çeşitli problemler yaşayan yaratıcı bir öğretmen, kesinlikle evde birkaç benzer problem çözecek ve bu gelişmeyi ev ödevlerini kontrol etme sürecinde kullanacak, bu da öğretmenin paha biçilmez zamanından önemli ölçüde tasarruf sağlayacaktır.

Soruna ilişkin teorik bilgiler

Bir çözelti veya erimiş elektrolit içine yerleştirilen elektrotlar üzerinde elektrik akımının etkisi altında meydana gelen kimyasal reaksiyonlara elektroliz denir. Bir örneğe bakalım.

Yaklaşık 700 ° C sıcaklıktaki bir camda, sodyum klorür NaCl eriyiği vardır, elektrotlar içine daldırılır. Eriyikten bir elektrik akımı geçmeden önce Na + ve Cl – iyonları düzensiz bir şekilde hareket eder, ancak bir elektrik akımı uygulandığında bu parçacıkların hareketi düzenli hale gelir: Na + iyonları negatif yüklü elektroda doğru koşar ve Cl – pozitif yüklü elektroda doğru iyonlar.

Ve o– yüklü bir atom veya yükü olan bir atom grubu.

Katyon– pozitif yüklü bir iyon.

Anyon– negatif yüklü iyon.

Katot– negatif yüklü bir elektrot (pozitif yüklü iyonlar – katyonlar) ona doğru hareket eder.

Anot– pozitif yüklü bir elektrot (negatif yüklü iyonlar – anyonlar) ona doğru hareket eder.

Platin elektrotlarda sodyum klorür eriyiğinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Karbon elektrotlar üzerinde sulu bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

veya moleküler formda:

Karbon elektrotlar üzerinde sulu bir bakır(II) klorür çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Elektrokimyasal metal aktiviteleri serisinde bakır, hidrojenin sağında yer alır, bu nedenle katotta bakır indirgenecek ve anotta klor oksitlenecektir.

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir sodyum sülfat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Sulu bir potasyum nitrat çözeltisinin elektrolizi benzer şekilde gerçekleşir (platin elektrotlar).

Grafit elektrotlar üzerinde sulu bir çinko sülfat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir demir (III) nitrat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir gümüş nitrat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir alüminyum sülfat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Bakır elektrotlar üzerinde sulu bir bakır sülfat çözeltisinin elektrolizi - elektrokimyasal arıtma

Solüsyondaki CuS04 konsantrasyonu sabit kalır, işlem anot malzemesinin katoda aktarılmasına indirgenir. Elektrokimyasal arıtma işleminin (saf metal elde edilmesi) özü budur.

Belirli bir tuz için elektroliz şemaları hazırlarken şunu hatırlamanız gerekir:

– hidrojenden daha yüksek standart elektrot potansiyeline (SEP) sahip metal katyonları (bakırdan altına kadar) elektroliz sırasında katotta neredeyse tamamen azalır;

– küçük SEP değerlerine sahip metal katyonları (lityumdan alüminyuma kadar) katotta indirgenmez, bunun yerine su molekülleri hidrojene indirgenir;

- SEP değerleri hidrojeninkinden daha düşük, ancak alüminyumunkinden daha büyük olan (alüminyumdan hidrojene) metal katyonları, katotta elektroliz sırasında suyla aynı anda azaltılır;

– sulu bir çözelti, örneğin Ag +, Cu 2+, Fe 2+ gibi çeşitli metallerin katyonlarının bir karışımını içeriyorsa, bu karışımda önce gümüş, ardından bakır ve demir en son indirgenecektir;

– elektroliz işlemi sırasında çözünmeyen anotta anyonların veya su moleküllerinin oksidasyonu meydana gelir ve S2–, I–, Br–, Cl– anyonları kolayca oksitlenir;

– eğer çözelti oksijen içeren asitlerin anyonlarını içeriyorsa, su molekülleri anotta oksijene oksitlenir;

– anot çözünürse, elektroliz sırasında kendisi oksidasyona uğrar, yani dış devreye elektronlar gönderir: elektronlar serbest bırakıldığında elektrot ile çözelti arasındaki denge değişir ve anot çözülür.

Tüm elektrot işlemleri serisinden yalnızca genel denkleme karşılık gelenleri seçersek

M z+ + ze= M,

o zaman alırız metal stres aralığı. Hidrojen de her zaman bu sıraya yerleştirilir; bu, hangi metallerin hidrojeni sulu asit çözeltilerinden çıkarabildiğini ve hangilerinin olmadığını görmenizi sağlar (tablo).

Masa

Metal stres aralığı

Denklem elektrot işlem	Standart elektrot potansiyel 25 °C, V	Denklem elektrot işlem	Standart elektrot potansiyel 25 °C'de, V
Li + + 1 e= Li 0	–3,045	Co 2+ + 2 e= Co 0	–0,277
Rb + + 1 e= Rb 0	–2,925	Hayır 2+ + 2 e= Ni 0	–0,250
K + + 1 e= K 0	–2,925	sn 2+ + 2 e= Sn0	–0,136
C'ler + + 1 e= Cs 0	–2,923	Pb2+ + 2 e= Pb0	–0,126
Yaklaşık 2+ + 2 e= Ca 0	–2,866	Fe 3+ + 3 e= Fe 0	–0,036
Hayır + + 1 e= Na 0	–2,714	2H + + 2 e=H2	0
Mg 2+ + 2 e= Mg0	–2,363	Bi 3+ + 3 e= Bi 0	0,215
Al 3+ + 3 e= Al 0	–1,662	Cu 2+ + 2 e= Cu 0	0,337
Ti 2+ + 2 e= Ti 0	–1,628	Cu + +1 e= Cu 0	0,521
Mn 2+ + 2 e= Mn 0	–1,180	Hg 2 2+ + 2 e= 2Hg0	0,788
Kr 2+ + 2 e= Kr0	–0,913	Ağ + + 1 e= Ag 0	0,799
Zn2+ + 2 e= Zn 0	–0,763	Hg 2+ + 2 e= Hg 0	0,854
Kr 3+ + 3 e= Kr0	–0,744	Nokta 2+ + 2 e= Nokta 0	1,2
Fe 2+ + 2 e= Fe 0	–0,440	Au 3+ + 3 e= Au 0	1,498
CD 2+ + 2 e= CD 0	–0,403	Au + + 1 e= Au 0	1,691

Daha basit bir biçimde metal gerilim serisi şu şekilde temsil edilebilir:

Elektroliz problemlerinin çoğunu çözmek için formülü aşağıda verilen Faraday kanunu bilgisi gereklidir:

M = M BEN T/(z F),

Nerede M– elektrot üzerinde salınan maddenin kütlesi, F– Faraday sayısı 96.485 A·s/mol veya 26,8 A·s/mol'e eşittir, M– elektroliz sırasında elementin molar kütlesi azalır, T– elektroliz işleminin süresi (saniye cinsinden), BEN– akım gücü (amper cinsinden), z– sürece katılan elektronların sayısı.

Sorun koşulları

1. Bir nikel nitrat çözeltisinin 20 A akımda 1 saat boyunca elektrolizi sırasında hangi miktarda nikel açığa çıkacak?

2. 10 saat içinde 0,005 kg saf metal elde etmek için gümüş nitrat çözeltisinin elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

3. Bakır(II) klorür eriyiğinin 50 A akımda 2 saat boyunca elektrolizi sırasında hangi bakır kütlesi açığa çıkacak?

4. 3,5 g çinko elde etmek için sulu bir çinko sülfat çözeltisini 120 A akımda elektrolize etmek ne kadar sürer?

5. Bir demir(III) sülfat çözeltisinin 200 A akımda 2 saat elektrolizi sırasında hangi demir kütlesi açığa çıkacaktır?

6. 15 saat içinde 200 g saf metal elde etmek için bir bakır (II) nitrat çözeltisinin elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

7. 20 g saf demir elde etmek için bir eriyik demir(II) klorürün 30 A akımda elektrolizi ne kadar sürer?

8. 1,5 saat içinde 0,5 kg saf metal elde etmek için bir cıva(II) nitrat çözeltisinin elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

9. 1,5 saat içinde 100 g saf metal elde etmek için erimiş sodyum klorürün elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

10. Potasyum klorür eriyiği 2 saat süreyle 5 A akımda elektrolize tabi tutuldu. Ortaya çıkan metal, 2 kg ağırlığındaki suyla reaksiyona girdi. Alkali çözeltisinin hangi konsantrasyonu elde edildi?

11. Mevcut güçte 0,5 saat boyunca bir demir (III) sülfat çözeltisinin elektrolizi ile elde edilen demir ile tamamen reaksiyona girmek için kaç gram% 30'luk hidroklorik asit çözeltisi gerekli olacaktır?
10 Ha?

12. 15 A akımda 245 dakika boyunca gerçekleştirilen erimiş alüminyum klorürün elektrolizi işleminde saf alüminyum elde edildi. Belirli bir alüminyum kütlesinin demir (III) oksit ile reaksiyona sokulmasıyla alüminotermik yöntemle kaç gram demir elde edilebilir?

13. Bir alüminyum sülfat çözeltisinin 25 A akımda 300 dakika boyunca elektrolizi ile elde edilen alüminyum ile reaksiyona girmek (potasyum tetrahidroksialüminat oluşturmak için) 1.111 g/ml yoğunluğa sahip %12'lik bir KOH çözeltisinin kaç mililitresine ihtiyaç duyulacaktır?

14. 55 A akımda 100 dakika boyunca bir çinko sülfat çözeltisinin elektrolizi ile elde edilen çinko ile reaksiyona girmek için 1.139 g/ml yoğunluğa sahip %20'lik bir sülfürik asit çözeltisinin kaç mililitresine ihtiyaç duyulacaktır?

15. Aşırı sıcak konsantre nitrik asidin, bir krom (III) sülfat çözeltisinin 75 A akımda 100 dakika boyunca elektrolizi ile elde edilen krom ile reaksiyona sokulmasıyla hangi hacimde nitrojen (IV) oksit (n.o.) elde edilecektir?

16. Fazla nitrik asit çözeltisinin, bakır(II) klorür eriyiğinin 10,5 A akımda 50 dakika elektrolizi ile elde edilen bakır ile etkileşimi sonucu hangi hacimde nitrojen(II) oksit (n.o.) elde edilecektir?

17. 100 g %30'luk hidroklorik asit çözeltisi ile reaksiyonun tamamlanması için gerekli demiri elde etmek üzere 30 A akımda bir eriyik demir(II) klorürün elektrolizi ne kadar sürer?

18. Isıtıldığında 200 g% 35'lik sülfürik asit çözeltisiyle tam reaksiyon için gereken nikeli elde etmek için bir nikel nitrat çözeltisini 15 A akımda elektrolize etmek ne kadar sürer?

19. Sodyum klorür eriyiği 20 A akımda 30 dakika elektroliz edildi ve potasyum klorür eriyiği 80 dakika 18 A akımda elektroliz edildi. Her iki metal de 1 kg su içinde çözüldü. Ortaya çıkan çözeltideki alkali konsantrasyonunu bulun.

20. Magnezyum klorürün elektrolizi ile elde edilen magnezyum, mevcut güçte 200 dakika boyunca erir
10 A, yoğunluğu 1,178 g/ml olan 1,5 l %25 sülfürik asit çözeltisi içinde çözüldü. Ortaya çıkan çözeltideki magnezyum sülfat konsantrasyonunu bulun.

21. Çinko sülfat çözeltisinin akım gücünde 100 dakika elektrolizi ile elde edilen çinko

17 A, yoğunluğu 1,066 g/ml olan 1 litre %10 sülfürik asit çözeltisi içinde çözündürüldü. Ortaya çıkan çözeltideki çinko sülfat konsantrasyonunu bulun.

22. Demir(III) klorür eriyiğinin 11 A akımda 70 dakika süreyle elektrolizi ile elde edilen demir, toza dönüştürüldü ve 300 g %18 bakır(II) sülfat çözeltisine daldırıldı. Çöken bakırın kütlesini bulun.

23. Magnezyum klorürün elektrolizi ile elde edilen magnezyum, mevcut güçte 90 dakika boyunca erir
17 A, fazla miktarda alınan hidroklorik asit çözeltisine daldırıldı. Salınan hidrojenin hacmini ve miktarını bulun (n.s.).

24. Bir alüminyum sülfat çözeltisi, 20 A akımda 1 saat boyunca elektrolize tabi tutuldu. Elde edilen alüminyumla tamamen reaksiyona girmek için kaç gram% 15'lik bir hidroklorik asit çözeltisi gerekli olacaktır?

25. Magnezyum klorür eriyiğinin 22 A akımda 35 dakika elektrolizi ile elde edilen magnezyumun tamamen yanması için kaç litre oksijen ve hava (n.o.) gerekli olacaktır?

Yanıtlar ve çözümler için aşağıdaki konulara bakın

Anında yanan bir öksürüğe neden olan belirli bir gazın ortaya çıkması nedeniyle. Bu makale bu gazın tanımlanmasıdır. Makale formüllerle dolu; formüllerin sayısı hem elektroliz işleminin hem de pasın önemsiz doğasından kaynaklanmaktadır. Kimyagerler ve kimya mühendisleri, makalenin gerçekliğe tam olarak uygun hale getirilmesine yardımcı olur; bu sizin görevinizdir: kimyasal tehlike durumunda “küçük kardeşlerinizle” ilgilenmek.

Demir Fe 0 olsun:
- Dünya'da su olmasaydı oksijen gelir ve oksit oluştururdu: 2Fe + O 2 = 2FeO (siyah). Oksit daha da oksitlenir: 4FeO + O2 = 2Fe203 (kırmızı-kahverengi). FeO 2 mevcut değildir, okul çocuklarının bir icadıdır; ancak Fe304 (siyah) oldukça gerçektir, ancak yapaydır: ütüye aşırı ısıtılmış buhar sağlamak veya yaklaşık 600 derecelik bir sıcaklıkta Fe203'ü hidrojenle azaltmak;
- ama Dünya'da su var - sonuç olarak hem demir hem de demir oksitler Fe(OH) 2 bazına dönüşme eğilimindedir (beyaz?!. Havada çabuk kararır - aşağıdaki nokta değil mi): 2Fe + 2H20 + O2 = 2Fe(OH)2, 2FeO + H20 = 2Fe(OH)2;
- daha da kötüsü: Dünya'da elektrik var - adı geçen tüm maddeler, nem ve potansiyel farkın (galvanik çift) varlığı nedeniyle Fe(OH) 3 (kahverengi) bazına dönüşme eğilimindedir. 8Fe(OH)2 + 4H20 + 2O2 = 8Fe(OH)3, Fe203 + 3H20 = 2Fe(OH)3 (yavaş). Yani demir kuru bir dairede saklanırsa yavaş yavaş paslanır ama dayanır; nemin artması veya ıslanması durumu daha da kötüleştirir, ancak yere yapıştırmak gerçekten kötü olacaktır.

Elektroliz için bir çözelti hazırlamak da ilginç bir süreçtir:
- İlk önce çözelti hazırlamak için mevcut maddelerin analizi gerçekleştirilir. Neden soda külü ve su? Soda külü Na2C03, bir dizi elektriksel potansiyelde hidrojenin çok solunda bulunan metal Na'yı içerir - bu, elektroliz sırasında metalin katotta (çözeltide, ancak eriyikte değil) azaltılmayacağı anlamına gelir. ve su hidrojen ve oksijene (çözelti halinde) ayrışacaktır. Çözelti reaksiyonunun yalnızca 3 çeşidi vardır: Hidrojenin solundaki güçlü metaller indirgenmez, hidrojenin solundaki zayıf metaller H2 ve O2'nin salınmasıyla indirgenir ve hidrojenin sağındaki metaller basitçe indirgenir. katotta. İşte parçaların yüzeyinin bir CuSo 4 çözeltisinde bakır kaplanması, ZnCl 2'de galvanizleme, NiSO 4 + NiCl 2'de nikel kaplama vb. işlemi;
- soda külünü sakin bir yerde, yavaşça ve nefes almadan suyla seyreltin. Paketi elinizle yırtmayın, makasla kesin. Bundan sonra makas suya konulmalıdır. Dört çeşit sodadan herhangi biri (kabartma tozu, soda külü, çamaşır sodası, kostik soda) havadaki nemi giderir; raf ömrü esasen nem birikmesi ve topaklanma süresine göre belirlenir. Yani bir cam kavanozda raf ömrü sonsuza kadardır. Ayrıca herhangi bir soda, su ve elektroliz ile karıştırıldığında yalnızca NaOH konsantrasyonunda farklılık gösteren bir sodyum hidroksit çözeltisi üretir;
- soda külü suyla karıştırılır, çözelti mavimsi bir renk alır. Kimyasal bir reaksiyon meydana gelmiş gibi görünüyor, ancak gerçekleşmedi: sofra tuzu ve su örneğinde olduğu gibi, çözeltinin kimyasal reaksiyonu yoktur, yalnızca fiziksel bir reaksiyonu vardır: katı bir maddenin bir sıvı içinde çözünmesi çözücü (su). Bu solüsyonu içtiğinizde hafif ila orta derecede zehirlenme yaşayabilirsiniz; ölümcül bir şey değildir. Veya buharlaştırıp soda külünü geri alın.

Anot ve katot seçimi tam bir iştir:
- anodun katı, inert bir malzeme olarak seçilmesi tavsiye edilir (böylece oksijen de dahil olmak üzere bozulmaz ve kimyasal reaksiyonlara katılmaz) - bu nedenle paslanmaz çelik böyle davranır (üzerinde birçok sapkınlık okudum) İnternet ve neredeyse zehirleniyordum);
- katot saf demirdir, aksi takdirde pas, elektrik devresinde aşırı yüksek direnç görevi görecektir. Temizlenecek ütüyü tamamen solüsyonun içine yerleştirmek için başka bir demire lehimlemeniz veya vidalamanız gerekir. Aksi takdirde demir tutucunun metali inert olmayan bir malzeme olarak ve devrenin en az dirence sahip bir bölümü olarak (metallerin paralel bağlanması) çözümde yer alacaktır;
- henüz belirtilmemiştir, ancak anot ve katodun yüzey alanına akan akımın ve elektroliz hızının bağımlılığı olmalıdır. Yani, bir M5x30 paslanmaz çelik cıvata, bir arabanın kapısındaki pası hızlı bir şekilde çıkarmak için (elektrolizin tam potansiyelini gerçekleştirmek için) yeterli olmayabilir.

Örnek olarak inert bir anot ve katodu ele alalım: yalnızca mavi bir çözeltinin elektrolizini ele alalım. Gerilim uygulanır uygulanmaz çözelti nihai çözüme dönüşmeye başlar: Na 2 CO 3 + 4H 2 O = 2NaOH + H 2 CO 3 + 2H 2 + O 2 . NaOH - sodyum hidroksit - çılgın alkali, kostik soda, Freddy Krueger bir kabusta: bu kuru maddenin ıslak yüzeylerle (cilt, akciğerler, gözler vb.) en ufak teması cehennem gibi bir acıya neden olur ve hızlı geri dönüşü olmayan (ancak hafif vakalarda kurtarılabilir) yanıklar)) hasar. Neyse ki sodyum hidroksit, karbonik asit H2C03 ve suda çözülür; Su nihayet katotta hidrojen ve anotta oksijen ile buharlaştırıldığında, karbonik asitte maksimum NaOH konsantrasyonu oluşur. Bu solüsyonu kesinlikle içmemeli, koklamamalı ve parmaklarınızı içine sokmamalısınız (elektroliz ne kadar uzun sürerse o kadar yanar). Yüksek kimyasal aktivitesini anlayarak boruları bununla temizleyebilirsiniz: borular plastikse, 2 saat tutabilirsiniz, ancak metalse (bu arada topraklanmışsa), borular yemeye başlayacaktır: Fe + 2NaOH + 2H20 = Na2 + H2, Fe + H2C03 = FeC03 + H2.

Bu, fiziksel ve kimyasal bir süreç olan "gazın" boğulmasının olası nedenlerinden ilkidir: havanın karbonik asit içindeki konsantre kostik soda çözeltisiyle doyurulması (taşıyıcı olarak oksijen ve hidrojen kabarcıklarının kaynaması). 19. yüzyıl kitaplarında karbonik asit zehirli bir madde olarak (büyük miktarlarda) kullanılır. Bu nedenle arabanın içine akü takan sürücüler sülfürik asitten zarar görürler (esasen aynı elektroliz): aşırı boşalmış bir aküdeki aşırı akım işlemi sırasında (arabanın akım sınırı yoktur), elektrolit kısa bir süre kaynar, sülfürik asit, oksijen ve hidrojenle birlikte kabine çıkar. Oksijen-hidrojen karışımı (patlayıcı gaz) nedeniyle oda tamamen kapatılmışsa, odanın tahrip olmasıyla iyi bir patlama elde edebilirsiniz. Video gösteriyor minyatür patlama: Erimiş bakırın etkisi altındaki su, hidrojen ve oksijene ayrışır ve metal 1100 dereceden fazladır (tamamen onunla dolu bir odanın nasıl koktuğunu hayal edebiliyorum)... NaOH solumanın semptomları hakkında: yakıcı, yanma hissi, ağrılı boğaz, öksürük, nefes almada zorluk, nefes darlığı; belirtiler gecikebilir. Oldukça uygun geliyor.
...aynı zamanda Vladimir Vernadsky, suda çözünmüş karbonik asit olmadan Dünya'da yaşamın imkansız olduğunu yazıyor.

Katodu paslı bir demir parçasıyla değiştiriyoruz. Bir dizi komik kimyasal reaksiyon başlıyor (ve işte burada, pancar çorbası!):
- pas Fe(OH) 3 ve Fe(OH) 2, bazlar olarak karbonik asitle (katotta salınan) reaksiyona girerek siderit (kırmızı-kahverengi) üretir: 2Fe(OH)3 + 3H2CO3 = 6H 20 + Fe2(CO3)3, Fe(OH)2 + H2C03 = FeC03 + 2 (H20). Demir oksitler karbonik asitle reaksiyona girmez çünkü güçlü bir ısı yoktur ve asit zayıftır. Ayrıca elektroliz katottaki demiri azaltmaz çünkü bu bazlar bir çözüm değildir ve anot demir değildir;
- baz olarak kostik soda bazlarla reaksiyona girmez. Fe(OH)2 (amfoterik hidroksit) için gerekli koşullar: NaOH>%50 + nitrojen atmosferinde kaynama (Fe(OH)2 + 2NaOH = Na2). Fe(OH)3 (amfoterik hidroksit) için gerekli koşullar: füzyon (Fe(OH)3 + NaOH = NaFeO2 + 2H20). FeO için gerekli koşullar: 400-500 derece (FeO+4NaOH=2H 2 O+Na 4 FeO 3). Ya da belki FeO ile bir reaksiyon var mı? FeO + 4NaOH = Na4 FeO3 + 2H20 - ancak yalnızca 400-500 derecelik bir sıcaklıkta. Tamam, belki sodyum hidroksit demirin bir kısmını çıkarır ve pas düşer? Ama işte bir serseri: Fe + 2NaOH + 2H20 = Na2 + H2 - ancak nitrojen atmosferinde kaynatıldığında. Elektrolizsiz bir kostik soda çözeltisi neden pası giderir? Ancak hiçbir şekilde ortadan kaldırmıyor (Berrak kostik soda çözeltisini Auchan'dan boşalttım). Gresi giderir ve benim durumumda bir parça Matiz ile boyayı ve astarı çözdü (astarın NaOH'a karşı direnci performans özelliklerindedir) - temiz bir demir yüzeyi açığa çıkararak pas ortadan kayboldu. Sonuç: Soda külüne yalnızca metali temizleyen ve paslanmayı hızlandıran elektroliz yoluyla asit üretmek için ihtiyaç duyulur; Sodyum hidroksitin hiçbir faydası yok gibi görünüyor (ancak katottaki kalıntılarla reaksiyona girerek onu temizleyecektir).

Elektroliz sonrası üçüncü taraf maddeler hakkında:
- çözeltinin rengi değişti ve "kirlendi": reaksiyona giren Fe(OH) 3, Fe(OH) 2 bazlarıyla;
- ütünün üzerinde siyah plak. İlk düşünce: asitlerde ve oksijende çözünmeyen demir karbür Fe3C (triiron karbür, sementit). Ancak koşullar aynı değil: Bunu elde etmek için 2000 derecelik bir sıcaklık uygulamanız gerekiyor; ve kimyasal reaksiyonlarda demire katılacak serbest karbon yoktur. İkinci düşünce: demir hidritlerden biri (demirin hidrojenle doyması) - ancak bu da yanlıştır: elde edilme koşulları aynı değildir. Ve sonra geldi: demir oksit FeO, bazik oksit asit veya sodyum hidroksit ile reaksiyona girmez; Fe 2 O 3'ün yanı sıra. Ve amfoterik hidroksitler, ana oksitlerin üzerindeki katmanlarda bulunur ve metali oksijenin daha fazla nüfuz etmesine karşı korur (suda çözünmezler, suyun ve havanın FeO'ya erişimini engellerler). Temizlenen parçaları sitrik asit içerisine koyabilirsiniz: Fe 2 O 3 + C 6 H 8 O 7 = 2 FeO + 6CO + 2H 2 O + 2H 2 (karbon monoksit salınımına ve asit ile metalin yutulmasına özellikle dikkat edin) temas halinde) - ve FeO normal bir fırçayla çıkarılır. Karbon monoksitteki yüksek oksiti yanmadan ısıtırsanız demiri azaltacaktır: Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2 ;
- çözeltideki beyaz pullar: elektroliz sırasında suda veya asitte çözünmeyen bazı tuzlar;
- diğer maddeler: demir başlangıçta “kirlidir”, su başlangıçta damıtılmaz, anodun çözünmesi.

Boğucu "gazın" olası nedenlerinden ikincisi fiziksel ve kimyasal bir süreçtir: kural olarak demir saf değildir - galvanizleme, astar ve diğer yabancı maddelerle birlikte; ve su - mineraller, sülfatlar vb. Elektroliz sırasındaki reaksiyonları tahmin edilemez; havaya her şey yayılabilir. Ancak parçam çok küçüktü (0,5x100x5) ve musluk suyu (zayıf mineralize edilmiş) - bu neden pek olası değil. Ayrıca soda külünün kendisinde yabancı maddelerin varlığı fikri de ortadan kalktı: sadece bu ambalaj üzerinde belirtiliyor.

Boğucu gazın üçüncü olası nedeni kimyasal bir süreçtir. Katot eski haline getirilirse, anotun inert değilse oksidasyon yoluyla yok edilmesi gerekir. Paslanmaz çelik yaklaşık %18 oranında krom içerir. Ve bu krom, yok edildiğinde, akciğer kanserinin gecikmiş kataliziyle güçlü bir zehir ve kanserojen olan altı değerlikli krom veya onun oksidi (CrO3, kromik anhidrit, kırmızımsı - daha sonra konuşacağız) şeklinde havaya girer. Ölümcül doz 0,08g/kg. Benzini oda sıcaklığında tutuşturur. Paslanmaz çeliğin kaynaklanması sırasında serbest bırakılır. Korkutucu olan şey, semptomların solunduğunda sodyum hidroksit ile aynı olmasıdır; ve sodyum hidroksit zaten zararsız bir hayvan gibi görünüyor. En azından bronşiyal astım vakalarının açıklamalarına bakılırsa, 9 yıl boyunca çatı ustası olarak çalışmanız ve bu zehri solumanız gerekiyor; ancak net bir gecikmeli etki anlatılıyor - yani tek bir zehirlenmeden hem 5 hem de 15 yıl sonra ateş edebiliyor.

Kromun paslanmaz çelikten salınıp salınmadığı nasıl kontrol edilir (nerede - soru kalır). Reaksiyonun ardından cıvata, aynı partiden alınan aynı cıvatayla karşılaştırıldığında daha parlak hale geldi; bu kötü bir işaretti. Anlaşıldığı üzere, paslanmaz çelik, krom oksit koruyucu bir kaplama formunda mevcut olduğu sürece böyledir. Elektroliz sırasında krom oksit oksidasyon nedeniyle yok edilirse, bu, böyle bir cıvatanın daha yoğun paslanacağı anlamına gelir (serbest demir reaksiyona girecek ve daha sonra el değmemiş paslanmaz çelikteki krom, CrO'ya oksitlenecektir). Bu nedenle iki cıvatanın paslanması için tüm koşulları oluşturdum: tuzlu su ve 60-80 derecelik çözelti sıcaklığı. Paslanmaz çelik kalitesi A2 12Х18Н9 (Х18Н9): %17-19 oranında krom içerir (ve paslanmaz demir-nikel alaşımlarında ~%35'e kadar daha da fazla krom bulunur). Cıvatalardan biri, paslanmaz çelik ile çözelti arasındaki temas alanındaki tüm yerlerde, çeşitli yerlerde paslanmış! En kırmızı olanı çözeltiyle temas hattı üzerindedir.

Ve benim mutluluğum, elektroliz sırasında mevcut gücün sadece 0,15A olması, mutfağın kapalı ve içindeki pencerenin açık olmasıdır. Aklıma açıkça kazınmıştı: paslanmaz çeliği elektrolizden hariç tutun veya bunu açık bir alanda ve uzaktan yapın (kromsuz paslanmaz çelik yoktur, bu onun alaşım elementidir). Çünkü paslanmaz çelik, elektroliz sırasında inert bir anot DEĞİLDİR: toksik krom oksidi çözer ve serbest bırakır; koltuk kimyagerleri, tavsiyeniz yüzünden birileri ölmeden duvara çarpın! Soru hala ortada: Hangi biçimde, ne kadar ve nerede; ancak anotta saf oksijen salınımı dikkate alındığında, CrO zaten ara oksit Cr302'ye (ayrıca toksik, MPC 0,01 mg/m3) ve daha sonra daha yüksek oksit CrO3: 2Cr203'e oksitlenir. + 3O2 = 4CrO3. İkincisi bir varsayım olarak kalır (gerekli alkalin ortam mevcuttur, ancak bu reaksiyon için yüksek ısı gerekir), ancak güvenli tarafta olmak daha iyidir. Krom için kan ve idrar testlerinin yapılması bile zordur (fiyat listelerinde yer almaz, hatta genişletilmiş genel kan testine bile dahil edilmez).

İnert elektrot - grafit. Troleybüs deposuna gidip atılan fırçaları çıkarmanız gerekiyor. Çünkü Aliexpress'de bile pin başına 250 ruble. Ve bu inert elektrotların en ucuzudur.

Ve işte kanepe elektroniğinin maddi kayıplara yol açtığı bir başka gerçek örnek. Ve gerçekten doğru bilgiye. Bu makalede olduğu gibi. Koltukta boşta konuşmanın faydaları? - pek olası değil, ortalığı kasıp kavuruyorlar; ve onların arkasını silmek zorundasın.

Boğucu "gazın" ilk sebebine yöneliyorum: karbonik asit içindeki bir sodyum hidroksit çözeltisinin havaya buharlaşması. Çünkü krom oksitlerle mekanik hava beslemeli hortum gaz maskeleri kullanıyorlar - zavallı RPG-67'mde boğulurdum, ancak merkez üssünde nefes almak gözle görülür derecede daha kolaydı.
Havadaki krom oksit nasıl kontrol edilir? Bir grafit anot (bir kalemden çıkarın, ancak her kalem saf bir grafit çubuk içermez) ve bir demir katot üzerindeki saf bir soda külü çözeltisinde suyun ayrışma sürecini başlatın. Ve 2,5 saat sonra tekrar mutfağın havasını soluma riskiyle karşı karşıyasınız. Mantıklı? Neredeyse: kostik soda ve altı değerlikli krom oksitin belirtileri aynıdır; havadaki kostik sodanın varlığı, altı değerlikli krom buharının yokluğunu kanıtlamaz. Bununla birlikte, paslanmaz çelik olmadan kokunun olmaması, altı değerlikli kromun varlığını açıkça gösterecektir. Kontrol ettim, bir koku vardı; umut dolu bir cümle "Yaşasın! Altı değerlikli krom değil, kostik soda soludum!" Espriler yapabilirsiniz.

Başka ne unuttun:
- Asit ve alkali bir kapta nasıl bir arada bulunur? Teorik olarak tuz ve su görünmelidir. Burada ancak deneysel olarak anlaşılabilecek (test etmedim) çok ince bir nokta var. Elektroliz sırasında tüm suyu ayrıştırırsanız ve çözeltiyi çökeltideki tuzlardan izole ederseniz - seçenek 2: geriye ya kostik soda ya da karbonik asitli kostik soda çözeltisi kalır. İkincisi bileşimdeyse, normal koşullar altında tuz salınımı başlayacak ve... soda külü çökelecektir: 2NaOH + H2C03 = Na2C03 + 2H2O. Sorun, çözünmesidir hemen suda - yazık, tadına bakamazsınız ve orijinal çözeltiyle karşılaştıramazsınız: aniden kostik soda tamamen reaksiyona girmedi;
- Karbonik asit demirin kendisiyle etkileşir mi? Soru ciddi çünkü... Karbonik asit oluşumu tam olarak katotta meydana gelir. Daha konsantre bir çözelti oluşturarak ve ince bir metal parçası tamamen eriyene kadar (kontrol etmediniz) elektroliz yaparak kontrol edebilirsiniz. Elektroliz, pasın giderilmesinde asitle dağlamadan daha yumuşak bir yöntemdir;
- Patlayıcı gazın solunmasının belirtileri nelerdir? Hayır + koku yok, renk yok;
- Kostik soda ve karbonik asit plastikle reaksiyona girer mi? Plastik ve cam kaplarda aynı elektrolizi gerçekleştirin ve çözeltinin bulanıklığı ile kap yüzeyinin şeffaflığını karşılaştırın (cam üzerinde test etmedim). Plastik - çözeltiyle temas eden yerlerde daha az şeffaf hale geldi. Ancak bunların parmakla kolayca çıkarılabilen tuzlar olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle gıdaya uygun plastik çözeltiyle reaksiyona girmez. Cam, konsantre alkalileri ve asitleri depolamak için kullanılır.

NaOH veya CrO 3 olmasına bakılmaksızın çok fazla kaynar gaz soluduysanız “unitiol” veya benzeri bir ilaç almanız gerekir. Ve genel kural geçerlidir: Hangi zehirlenme olursa olsun, şiddeti ve kaynağı ne olursa olsun, böbrekleriniz izin verirse önümüzdeki 1-2 gün içinde bol su için. Görev: Toksini vücuttan uzaklaştırmak ve eğer kusma veya balgam çıkarma bunu yapmazsa, karaciğere ve idrar sistemine bunu yapması için ek fırsatlar verin.

En sinir bozucu şey ise bunların hepsinin 9. sınıf okul müfredatı olması. Lanet olsun, 31 yaşındayım ve Birleşik Devlet Sınavını geçemeyeceğim...

Elektroliz ilginçtir çünkü zamanı geri döndürür:
- normal koşullar altında bir NaOH ve H2C03 çözeltisi soda külü oluşumuna yol açacaktır, ancak elektroliz bu reaksiyonu tersine çevirir;
- demir doğal koşullar altında oksitlenir, ancak elektroliz sırasında azalır;
- hidrojen ve oksijen herhangi bir şekilde birleşme eğilimindedir: havayla karışır, yanar ve suya dönüşür, emilir veya bir şeyle reaksiyona girer; elektroliz ise tam tersine, saf hallerinde çeşitli maddelerden oluşan gazlar üretir.
Yerel bir zaman makinesi, daha az değil: Maddelerin moleküllerinin konumunu orijinal durumuna döndürür.

Reaksiyon formüllerine göre, toz kostik soda çözeltisi, oluşturulması ve elektrolizi sırasında daha tehlikelidir, ancak bazı durumlarda daha etkilidir:
- atıl elektrotlar için: NaOH + 2H20 = NaOH + 2H2 + O2 (çözelti saf hidrojen ve safsızlık içermeyen oksijen kaynağıdır);
- organik maddelerle daha yoğun reaksiyona girer, karbonik asit yoktur (hızlı ve ucuz bir yağ çözücü);
- Anot olarak demir alırsanız, anotta çözünmeye başlayacak ve katotta indirgenecek, karbonik asit yokluğunda katot üzerindeki demir tabakası kalınlaşacaktır. Bu, elde istenen metalle bir çözüm olmadığında katot malzemesini eski haline getirmenin veya onu başka bir metalle kaplamanın bir yoludur. Deneycilere göre, soda külü durumunda anot demirden yapılmışsa pasın giderilmesi de daha hızlı gerçekleşir;
- ancak buharlaşma sırasında havadaki NaOH konsantrasyonu daha yüksek olacaktır (yine de neyin daha tehlikeli olduğuna karar vermeniz gerekir: kostik sodalı karbonik asit veya kostik sodalı nem).

Daha önce eğitimle ilgili olarak okulda ve üniversitede çok fazla zamanın boşa gittiğini yazmıştım. Bu makale bu görüşü değiştirmiyor, çünkü ortalama bir insanın hayatta matana, organik kimyaya veya kuantum fiziğine ihtiyacı olmayacak (sadece işte ve 10 yıl sonra matana ihtiyacım olduğunda bunu tekrar öğrendim, hiçbir şey hatırlamıyorum) Tümü). Ancak inorganik kimya, elektrik mühendisliği, fizik yasaları, Rusça ve yabancı diller - öncelikli olması gereken şey budur (ayrıca cinsiyet etkileşimi psikolojisini ve bilimsel ateizmin temellerini de tanıtmalıyız). Artık Elektronik Fakültesinde okumadım; ve sonra bam, oldu - ve Visio'yu kullanmayı öğrendim, MultiSim'i ve bazı element sembollerini vb. öğrendim. Psikoloji Fakültesi'nde okumuş olsaydım bile sonuç aynı olurdu: Hayatta sıkışıp kaldım - biraz içine girdim - çözdüm. Ancak okulda doğa bilimlerine ve dillere verilen önem güçlendirilseydi (ve gençlere bunun neden güçlendirildiği açıklansaydı), hayat daha kolay olurdu. Hem okulda hem de kimya enstitüsünde: elektrolizden (pratiksiz teori) bahsettiler, ancak buharların toksisitesinden bahsetmediler.

Son olarak saf gaz üretmeye bir örnek (inert elektrotlar kullanarak): 2LiCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2LiOH. Yani önce kendimizi saf klorla zehirliyoruz, sonra hidrojenle patlatıyoruz (yine salınan maddelerin güvenliği konusuna). Bir CuS04 çözeltisi olsaydı ve katot demir olsaydı, metal bazdan ayrılacak ve oksijen içeren asidik bir SO4 2- kalıntısı bırakacaktı, reaksiyonlara katılmadı. Asidik kalıntı oksijen içermeseydi, basit maddelere ayrışırdı (Cl2 olarak salınan C1 örneğinde görülebileceği gibi).

(05/24/2016 eklendi) Karşılıklı reaksiyonları için NaOH'ı pasla kaynatmanız gerekiyorsa - neden olmasın? Havadaki nitrojenin oranı %80'dir. Pas gidermenin verimliliği önemli ölçüde artacaktır ancak daha sonra bu işlemin açık havada yapılması gerekir.

Metalin hidrojenlenmesi (artan kırılganlık) hakkında: Bu konuyla ilgili herhangi bir formül veya yeterli görüş bulamadım. Mümkünse metali birkaç gün elektrolize edip bir reaktif ekleyeceğim ve ardından çekiçle vuracağım.

(05/27/2016 eklendi) Grafit kullanılmış bir tuz pilinden çıkarılabilir. Sökmeye inatla direniyorsa, mengeneyle deforme edin.

(06/10/2016 eklendi) Metalin hidrojenasyonu: H + + e - = H adc. H reklamlar + H reklamlar = H2, burada ADS adsorpsiyondur. Eğer bir metal, gerekli koşullar altında hidrojeni kendi içinde çözme yeteneğine sahipse (sayı budur!), o zaman onu kendi içinde çözer. Demirin oluşma koşulları keşfedilmemiştir, ancak çelik için bunlar A.V. Schrader'in kitabında anlatılmıştır. "Hidrojenin kimyasal ve petrol ekipmanı üzerindeki etkisi." Şekil 58, sayfa 108'de 12Х18Н10Т markasının bir grafiği vardır: atmosferik basınçla karşılaştırılabilir bir basınçta ve 300-900 derecelik bir sıcaklıkta: 30-68 cm3 /kg. Şekil 59 diğer çelik kalitelerine olan bağımlılıkları göstermektedir. Çeliğin hidrojenasyonu için genel formül: K s = K 0 e -∆H/2RT, burada K 0 ön üstel faktör 1011 l/mol s, ∆H çeliğin çözünme ısısıdır ~1793K), R şöyledir: evrensel gaz sabiti 8,3144598 J/(mol ·K), T - ortam sıcaklığı. Sonuç olarak, 300 K oda sıcaklığında K s = 843 L/mol elde ederiz. Numara doğru değil, parametreleri tekrar kontrol etmeniz gerekiyor.

(06/12/2016 eklendi) Kostik soda yüksek sıcaklık olmadan metallerle etkileşime girmezse, paletler, tencereler ve diğer şeyler (demir, bakır, paslanmaz çelik - ancak alüminyum, Teflon, titanyum, çinko hariç) için güvenli (metal için) bir yağ çözücüdür.

İlhamla - açıklamalar. Ön-üstel faktör K 0 2,75-1011 l/mol s aralığında yer alır; bu sabit bir değer değildir. Paslanmaz çelik için hesaplaması: 10 13 · C m 2/3; burada C m, çeliğin atomik yoğunluğudur. Paslanmaz çeliğin atom yoğunluğu 8 · 10 22 at/cm3 - K 0 = 37132710668902231139280610806,786 at/cm3 = - ve sonra her şey sıkışıp kalır.

Schrader'in grafiklerine yakından bakarsanız, çeliğin HC'de hidrojenasyonu hakkında yaklaşık bir sonuca varabilirsiniz (sıcaklığın 2 kat azalması süreci 1,5 kat yavaşlatır): 18,75 santigrat derecede yaklaşık 5,93 cm3 /kg - ancak böyle bir hacmin metale nüfuz etme süresi belirtilmemiştir. Sukhotin A.M.'nin kitabında Zotikov V.S. Tablo 8'deki "Malzemelerin kimyasal direnci. El Kitabı" sayfa 95, hidrojenin çeliklerin uzun vadeli mukavemeti üzerindeki etkisini göstermektedir. Çeliklerin 150-460 atmosfer basınç altında hidrojen ile hidrojenlenmesinin, 1000-10000 saatlik bir süre içinde uzun vadeli dayanım sınırını maksimum 1,5 kat değiştirdiğinin anlaşılmasını mümkün kılar. Bu nedenle, HC'de elektroliz sırasında çeliklerin hidrojenasyonunu yıkıcı bir faktör olarak düşünmemek gerekir.

(06/17/2016 eklendi) Pili sökmenin iyi bir yolu: kasayı düzleştirmeyin, lale tomurcuğu gibi açın. Pozitif girişten silindirin parçalarını parça parça bükün - pozitif giriş çıkarılır, grafit çubuk açığa çıkar - ve pense ile düzgün bir şekilde sökülür.

(06/22/2016 eklendi) Sökülmesi en kolay piller Ashanov pillerdir. Ve bazı modellerde grafit çubuğu sabitlemek için 8 plastik daire vardır - onu dışarı çekmek zorlaşır ve parçalanmaya başlar.

(07/05/2016 eklendi) Sürpriz: Grafit çubuk metal anottan çok daha hızlı parçalanıyor: kelimenin tam anlamıyla birkaç saat içinde. Toksisiteyi unutursanız, anot olarak paslanmaz çeliğin kullanılması en uygun çözümdür. Tüm bu hikayeden çıkan sonuç basit: Elektroliz yalnızca açık havada yapılmalıdır. Bu rolde açık bir balkon varsa, pencereleri açmayın, kabloları lastik kapı contasından geçirin (kabloları kapıyla birlikte bastırın). Elektroliz sırasında 8A'ya (İnternet görüşü) ve 1,5A'ya (deneyimim) kadar olan akımın yanı sıra PSU PC 24V'nin maksimum voltajı dikkate alındığında, tel 24V/11A olarak derecelendirilmelidir - bu herhangi bir yalıtımlıdır 0,5 mm2 kesitli tel.

Şimdi zaten işlenmiş bir parçadaki demir oksit hakkında. Siyah kalıntıları (veya yüzeyi demir bir fırçayla ovalamadığınızda restorasyon altındaki bir nesneyi) silmek için ulaşılması zor parçalar vardır. Kimyasal prosesleri incelerken sitrik asitle uzaklaştırma yöntemine rastladım ve denedim. Aslında FeO ile de işe yarıyor; plak oda sıcaklığında 4 saat içinde yok oldu/ufalandı ve çözelti yeşile döndü. Ancak bu yöntemin daha az yumuşak olduğu düşünülüyor çünkü asit ve metal aşınır (aşırı maruz bırakılamaz, sürekli izlenir). Ayrıca, soda çözeltisiyle son bir durulama gereklidir: aksi takdirde kalan asit, havadaki metali aşındırır ve istenmeyen bir kaplama (sabun için bir bız) elde edersiniz. Ve dikkatli olmanız gerekir: Fe2O3 ile birlikte 6CO kadar salınırsa, FeO ile neyin salınacağını (bir organik asit) tahmin etmek zordur. FeO + C 6 H 8 O 7 = H 2 O + FeC 6 H 6 O 7 (demir sitrat oluşumu) olduğu varsayılmaktadır - ancak aynı zamanda gaz da salıyorum (3Fe + 2C 6 H 8 O 7 → Fe 3 (C 6) H507)2 + 3H2). Ayrıca sitrik asidin ışıkta ve sıcaklıkta ayrıştığını da yazıyorlar - doğru reaksiyonu bulamıyorum.

(07/06/2016 eklendi) Sitrik asidi tırnaklardaki kalın bir pas tabakası üzerinde denedim - 29 saat içinde çözüldü. Beklediğim gibi: sitrik asit özellikle metalin sonradan saflaştırılması için uygundur. Kalın pası temizlemek için: işlemi hızlandırmak için yüksek konsantrasyonda sitrik asit, yüksek sıcaklık (kaynamaya kadar), sık sık karıştırma kullanın, bu da sakıncalıdır.

Pratikte, elektrolizden sonra soda külü çözeltisinin yeniden üretilmesi zordur. Net değil: su ekleyin veya soda ekleyin. Katalizör olarak sofra tuzunun eklenmesi çözeltiyi tamamen öldürdü ve grafit anot sadece bir saat içinde çöktü.

Toplam: kaba pas elektrolizle giderilir, FeO sitrik asitle kazınır, parça soda çözeltisiyle yıkanır ve neredeyse saf demir elde edilir. Sitrik asit - CO2 (sitrik asidin dekarboksilasyonu) ile reaksiyona girdiğinde gaz, demir - demir sitrat üzerinde koyu renkli bir kaplama (temizlenmesi kolaydır, herhangi bir koruyucu işlev gerçekleştirmez, ılık suda çözünür).

Teorik olarak, oksitleri gidermeye yönelik bu yöntemler madeni paraları eski haline getirmek için idealdir. Daha düşük çözelti konsantrasyonları ve daha düşük akımlar için daha zayıf reaktif oranlarına ihtiyaç duyulmadığı sürece.

(07/09/2016 eklendi) Grafit ile deneyler yapıldı. Soda külünün elektrolizi sırasında son derece hızlı bir şekilde yok edilir. Grafit karbondur, elektroliz sırasında çözündüğünde çelikle reaksiyona girebilir ve demir karbür Fe 3 C'yi çökeltebilir. 2000 derece koşulu karşılanmaz ancak elektroliz NU değildir.

(07/10/2016 eklendi) Grafit çubuklar kullanılarak soda külünün elektrolize edilmesi sırasında voltaj 12V'un üzerine çıkarılmamalıdır. Daha düşük bir değere ihtiyaç duyulabilir; voltajınızdaki grafit bozulma süresine dikkat edin.

(07/17/2016 eklendi) Yerel pas giderme için bir yöntem keşfetti.

(07/25/2016 eklendi) Sitrik asit yerine oksalik asit kullanabilirsiniz.

(07/29/2016 eklendi) A2, A4 ve diğerleri çelik kaliteleri İngilizce harflerle yazılmıştır: ithal ve “östenitik” kelimesinden.

(10/11/2016 eklendi) Pasın 1 türü daha olduğu ortaya çıktı: demir metahidroksit FeO(OH). Demirin toprağa gömülmesiyle oluşur; Kafkasya'da şerit demiri karbonla doyurmak için bu paslanma yöntemini kullandılar. 10-15 yıl sonra ortaya çıkan yüksek karbonlu çelik kılıç haline geldi.

Elektrik akımı metallerden (1. tür iletkenler) geçtiğinde kimyasal reaksiyonlar meydana gelmez ve metaller değişmeden kalır. Bir elektrik akımı bir eriyik veya bir elektrolit çözeltisinden (2. tip iletkenler) geçerse, elektrolit ile metal iletken (elektrot) arasındaki sınırda çeşitli kimyasal reaksiyonlar (elektroliz) meydana gelir ve yeni bileşikler oluşur.

Elektroliz, bir elektrik akımının iki elektrot ve bir eriyik veya elektrolit çözeltisinden oluşan bir elektrokimyasal sistemden geçmesi durumunda meydana gelen bir dizi işlemdir.

Elektroliz sırasında katyonlar negatif elektroda (katot), anyonlar ise pozitif elektroda (anot) hareket eder. Ancak bu durumda elektrolitin katyonları ve anyonları her zaman deşarj olmaz, elektron kabul etmez veya bağışlamaz. Elektroliz reaksiyonları genellikle su gibi bir solvent-elektrolit içerir.

Galvanik hücredeki ve elektrolizördeki reaksiyonlar arasındaki temel fark, yalnızca yönleri ve kendiliğindenliklerinde yatmaktadır. Galvanik hücrenin kapalı devresinde elektrokimyasal reaksiyon kendiliğinden meydana gelir, ancak elektrolizörde yalnızca harici bir kaynaktan gelen elektrik akımının etkisi altında meydana gelir.

Elektrotların ismine dikkat etmelisiniz: galvanik bir hücrede negatif elektrot anottur ve pozitif elektrot katottur; bir elektrolizörde ise tam tersine negatif elektrot katottur ve pozitif elektrot anottur.

"Negatif" ve "pozitif" terimlerinin her zaman akım kaynağının kutuplarını ifade ettiği ve elektrolizör elektrotlarını da bu şekilde ifade ettiği unutulmamalıdır. Bu süreçlerin ortak noktası, hem galvanik hücrede hem de elektrolizörde, negatif elektrotta fazla elektron oluşması ve pozitif elektrotta elektron eksikliği oluşmasıdır. Katotta iyonlar veya moleküller elektronların etkisi altında indirgenir; anotta parçacıklar oksitlenerek elektronlarını elektrota verirler.

Elektrolizör katyonlarında (M N+) katoda (-) ve anyonlara (A) hareket eder N–) - anoda (+).

Ayrışma gerilimi Elektroliz sırasında elektrolit, elektrotlara uygulanması gereken minimum voltaj (harici emk) olarak adlandırılır. Örneğin, standart koşullar altında bir çinko klorür çözeltisi için:

Zn2+ + 2 ē = Zn φ° = – 0,76 V,

Cl2+2 ē = 2Cl – φ° = + 1,36 V,

ve ayrışma voltajı her iki elektrotun standart elektrot potansiyellerinin toplamına (mutlak değer olarak) eşittir: 0,76 + 1,36 = 2,12 V, yani. ayrışma voltajı ilgili galvanik hücrenin emf'sinden daha düşük olamaz.

Ayrışma gerilimi iki elektrotun potansiyellerinden (iyon deşarj potansiyelleri) oluşur.

Vakum potansiyeli katyon bazen denir biriktirme potansiyeli metal Bu, katyonun yükünü kaybetmesi ve metal birikmesinin meydana gelmesi için elektroda uygulanması gereken minimum potansiyeldir. Bazı iyonlar için (Cu 2+, Ag +, Cd 2+) biriktirme potansiyeli elektrot potansiyeline yakındır, diğer iyonlar için (Fe 2+, Co 2+, Ni 2+) biriktirme potansiyelleri elektrot potansiyellerini önemli ölçüde aşar. metallerin - elektroliz için belirli bir aşırı gerilim gereklidir.

Ayırt etmek çözeltilerin elektrolizi Ve eriyiklerin elektrolizi. Çözeltilerin elektrolizi ikiye ayrılır inert elektrotlarla elektroliz Ve çözünür anotla elektroliz. Metal (Pt, Au) ve metalik olmayan (grafit) elektrotlar inert olabilir. Çözünür anot olarak Cr, Ni, Cd, Zn, Ag, Cu vb. malzemelerden yapılmış anotlar kullanılır.

Bazı metaller, yüksek anodik polarizasyondan dolayı pratik olarak çözünmez; örneğin alkalin bir çözeltide Ni ve Fe, H2S04'te Pb.

İnert elektrotlarla çözeltilerin elektrolizi. Elektrolitlerin sulu çözeltilerinin elektrolizi sırasında katotta genellikle metal yerine hidrojen salınır. Asidik ortamlarda hidrojen reaksiyonla oluşur:

2H + + 2 ē = H2.

Nötr ve alkali ortamlarda hidrojen, su moleküllerini içeren bir reaksiyonla oluşur:

2H2O+2 ē = H2 + OH – .

Na+ veya K+ gibi katyonlar sulu çözeltide hiç boşaltılmaz, ancak hidrojen açığa çıkar.

Katyonlar deşarj olma yeteneklerine göre, deşarj edilemeyenden kolay deşarj olabilene kadar gruplandırılabilir. Aynı zamanda elektroliz ürünleri de değişir. Bazı katyonlar için metal ve hidrojenin aynı anda oluşması mümkündür.

Aşağıda deşarj zorluklarını azaltan katyonlar ve elektroliz ürünleri verilmiştir:

Katyonlar Elektroliz ürünleri

Li + , K + , Na + , Mg 2+ , Al 3+ , H + (yönlendirme) H 2

Mn 2+ , Zn 2+ , Cr 3 + , Fe 2 + , H + (pH 7) M + H 2

Co 2+, Ni 2+, Sr 2+, Pb 2+, H + (pH 0) M + H 2

Cu 2+, Ag +, Au 3 + M

Bu serideki hidrojenin farklı konumları aşağıdaki nedenlerle açıklanmaktadır. Hidrojenin kurşun ve bakır arasındaki konumu, standart elektrot potansiyellerinin sayısal değerlerine karşılık gelir. İLE M n+ = İLE H+ = 1 mol/l, yani. pH=0'da. Hidrojenin demir ve kobalt arasındaki konumu, pH = 7'de (φ° H2 / H + = –0,414 V) sudaki hidrojenin elektrot potansiyeline karşılık gelir. Bu koşullar altında tüm metaller çözeltilerden çökeltilebilir; φ değeri ° –0,414 V'tan büyüktür. Ancak pratikte kobalt, nikel, kalay ve kurşunun yanı sıra sulu çözeltilerden çinko, krom ve demirin de çökeltilmesi mümkündür. Bu, katotta hidrojen gazı salınımının hidrojenin aşırı voltajı nedeniyle engellenmesiyle açıklanmaktadır.

Böylece katyon dizisinde Li + A1'e kadar 3+ metal oluşmaz ve elektroliz sırasında suyun indirgenmesi nedeniyle hidrojen açığa çıkar. Katyonlar serisinde Mn 2+ ila Pb 2+ elektroliz sırasında metal ve hidrojen aynı anda ve son olarak seri halinde oluşur Cu 2+ - Au 3+ sadece metal oluşur.

Sonuç olarak, bir metal standart elektrot potansiyelleri serisinde (voltaj serisi) ne kadar solda (başlangıca daha yakınsa), bu metali sulu bir çözeltinin elektrolizi ile izole etmek o kadar zor olur.

Birkaç katyon içeren bir çözeltiye giderek artan bir voltaj uygulanırsa, en yüksek elektrot potansiyeline (en pozitif) sahip katyonun biriktirme potansiyeline ulaşıldığında elektroliz başlar. Çinko iyonları içeren bir çözeltinin elektrolizi sırasında (φ °= –0,76 V) ve bakır (φ ° = +0,34 V), bakır ilk olarak katotta salınır ve ancak hemen hemen tüm Cu2+ iyonları boşaltıldıktan sonra çinko salınmaya başlar. Böylece, bir çözelti aynı anda çeşitli katyonlar içeriyorsa, elektroliz sırasında elektrot potansiyellerinin değerlerine göre sırayla izole edilebilirler.. Onlar için metal salınımının aşırı voltajının yaklaşık olarak aynı (ve küçük) olduğu varsayılmaktadır.

İlişkin anyon deşarj potansiyelleri o zaman suyun elektroliz işlemine katılma yeteneğinden dolayı buradaki resim çok daha karmaşıktır. Genel olarak anotta potansiyeli en düşük (en az pozitif) anyonların ilk olarak deşarj edildiğini söyleyebiliriz. Çözelti Cl - (φ° = 1,36 V), Br - (φ° = 1,09 V) ve I - (φ° = 0,54 V) iyonlarını içeriyorsa, önce iyot, sonra brom ve son olarak klor oluşacaktır. Sulu bir çözeltideki florür iyonları hiçbir şekilde deşarj edilemez (φ ° = 2,87V).

Oksijen içeren anyonların çoğu (asetat iyonu hariç) sulu bir çözelti içinde boşaltılmaz; bunun yerine su, asidik ve nötr çözeltilerde ayrışır:

2H 2 Ö – 4 ē = Ö2 + 4H +,

ve alkalin çözeltilerde - hidroksit iyonlarının deşarjı:

2OH – – 2 ē = 1/2 O2 + H2O.

Anyonlar, sulu çözeltilerin elektrolizi sırasında boşaltılma yeteneklerine göre, SO 4 2–, NO 3 gibi oksijen içeren asitlerin sulu bir çözelti içinde boşaltılmayan anyonlarından aşağıdaki sıraya yerleştirilir. kolayca boşaltılır:

Anyonlar Elektroliz ürünleri

SO 4 2–, NO 3 – vb., OH – O 2

Cl – , Br – , I – Cl 2 (ClO – , ClO 3 –), Br 2 , I 2 (+O 2)

S 2– S, SO 2 (+ O 2)

Böylece aşağıdaki ana formülü formüle edebiliriz. elektrolitlerin sulu çözeltilerinin çözünmeyen elektrotlarla elektrolizi için kurallar:

1. Elektrolit anyonlarından oksijensiz asitlerin anyonları (Cl–, Br–, S2–, vb.) ilk olarak anotta boşaltılır.

2. Oksijen içeren asitlerin anyonları (SO 4 2–, NO 3 –, CO 3 2–, vb.) suyun varlığında deşarj edilmez, bunun yerine su reaksiyona göre oksitlenir:

2H 2 Ö – 4 ē = 02 + 4H + .

3. Al'a (dahil) kadar voltaj aralığında bulunan aktif metaller katotta indirgenmez; bunun yerine su indirgenir:

2H2O+2 ē = H2 + 2OH – .

4. Alüminyumdan sonra ancak hidrojenden önce voltaj serisinde bulunan metaller, su molekülleriyle birlikte katotta indirgenir:

K: 1) Zn 2+ + 2 ē = Zn

2) 2H20 + 2 ē = H2 + 2OH – .

5. Pozitif elektrot potansiyeline sahip metaller önce katotta indirgenir:

Cu 2+ + 2 ē = Cu

Örneğin, sülfürik asidin (grafit elektrotlar) elektrolizi sırasında aşağıdaki işlemler meydana gelir:

katotta 2H + + 2 ē = H2,

anotta 2H 2 Ö – 4 ē = O2 + H+.

Özet denklem:

2H 2 Ö = 2H 2 + Ö 2,

onlar. Sülfürik asit çözeltisinin elektrolizi sırasında, su moleküllerinin ayrışması nedeniyle hidrojen ve oksijen açığa çıkar. Elektroliz ürünleri: hidrojen ve oksijen.

Bakır sülfat çözeltisinin elektrolizi:

katottaÇu 2 + + 2 ē = Cu,

anotta 2H 2 Ö – 4 ē = O2 + 4H +

Özet denklem:

2Cu 2+ + 2H 2 Ö = 2Cu + Ö 2 + 4H +

2CuS04 + 2H20 = 2Сu + O2 + 2H2S04.

Elektroliz ürünleri: bakır, oksijen, sülfürik asit.

Anyon deşarjı olasılığı konsantrasyonuna bağlıdır. Dolayısıyla konsantre ve seyreltik NaCl çözeltilerinin elektroliz ürünleri sırasıyla klor ve oksijendir.

Seyreltik bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi, Cl iyonları (ve buna göre Na + iyonları) boşaltılmadan gerçekleşir, yani. suyun ayrışması meydana gelir. Anottaki tuz konsantrasyonu arttıkça oksijenle birlikte klor salınımı başlar ve konsantre çözeltilerde klor (oksijen karışımıyla) oluşur:

katotta 2H2O+2 ē = H2 + 2OH –

anotta 2Сl – ​​​​– 2 ē = Cl2 .

Özet denklem:

2Cl – + 2H20 = H2 + Cl2 + 2OH –

2NaCl + 2H20 = H2 + Cl2 + 2NaOH.

Elektroliz ürünleri: hidrojen, klor ve sodyum hidroksit.

Klorür çözeltilerinin elektrolizi sırasında klorun salınması durumunda, klor oluşumunun ana süreci, klorun su ile etkileşimi (hidroliz) reaksiyonları ve elde edilen maddelerin müteakip dönüşümleri üzerine bindirilir. Klorun hidrolizi, zayıf hipokloröz asit ve klorür iyonlarının (hidroklorik asit) oluşmasıyla meydana gelir:

Cl 2 + H 2 O = H + + Cl – + HC1O.

Hipokloröz asit, elektroliz sırasında oluşan alkaliyle (daha doğrusu Na + +OH –) ürün olarak sodyum hipoklorit NaClO'yu verir. Alkali bir ortamda genel reaksiyon denklemi şu şekildedir:

Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H20.

Yüksek sıcaklıklarda (kaynayan su), klorat iyonunun oluşmasıyla birlikte klor hidrolizi meydana gelir. Olası reaksiyon denklemleri:

3Cl 2 + 3H 2 O = ClO 3 – + 5 Cl – + 6H +,

3HClO = СlO 3 – + 2Сl – ​​​​+ 3Н +,

3СlО – = СlO 3 – + 2Сl – ​​​​.

Alkali bir ortamda genel denklem şu şekildedir:

3Cl2 + 6NaOH = NaClO3 + 5NaCl + 3H20.

Diyaframlı elektroliz. Seyreltik bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi sırasında, Na + iyonları katoda hareket eder, ancak hidrojen açığa çıkar:

2H 2 O+2 ē = H2 + OH –

ve sodyum hidroksit çözeltisi konsantre edilir.

Klorür iyonları anoda doğru hareket eder, ancak düşük konsantrasyonları nedeniyle esas olarak klor yerine oksijen oluşur:

2H 2 Ö – 4 ē = O2 + 4H +

ve hidroklorik asit çözeltisi konsantre edilir.

Elektroliz bir beher veya benzeri bir kapta gerçekleştirilirse, alkali ve asit çözeltileri karıştırılır ve suyun ayrışması nedeniyle elektroliz, hidrojen ve oksijen oluşumuna indirgenir. Anot ve katot boşlukları, akım taşıyan iyonların geçmesine izin veren ancak elektrota yakın çözeltilerin karışmasını önleyen bir bölme (diyafram) ile ayrılırsa, elektroliz ürünleri olarak asit ve alkali çözeltileri elde edilebilir.

Bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi sırasında, reaksiyonla katotta hidroksit iyonları oluşur:

2H2O+2 ē = H2 + 2OH –

hemen elektrik transferine katılmaya başlar ve C1 iyonlarıyla birlikte her iki iyonun da boşaltıldığı ve bir oksijen ve klor karışımının oluştuğu anoda hareket eder. Bu nedenle klor verimi düşer. Anot kömürden (grafit) yapılmışsa, oksijen ile oksitlenir ve kloru kirleten karbon oksitler CO ve CO2 oluşur. Daha sonra anotta oluşan klor, hidroksit iyonlarıyla etkileşime girer:

C1 2 + OH – = H + + Cl – + OCl – .

Hipoklorit iyonlarının oluşumu da istenmeyen bir süreçtir (eğer amaç bir sodyum hipoklorit çözeltisi elde etmek değilse). Katot ve anot boşluklarını ayıran ve OH - iyonlarını tutan, ancak Cl - iyonlarının geçişine izin veren bir diyafram kullanırsanız tüm bu istenmeyen sonuçlardan kaçınılabilir. Son olarak diyafram, gazların difüzyonunu engeller ve daha saf hidrojen üretilmesini sağlar.

Çözelti birden fazla anyon içeriyorsa, bunların anottaki deşarj sırasını tahmin etmek katyonlara göre daha zordur, ancak genel olarak konuşursak kural, anyonun en düşük potansiyel değeri (veya elektrotun en yüksek negatif değeri) ile karakterize edilmesidir. Anotta meydana gelen reaksiyonun potansiyeli ilk olarak anotta boşaltılır.

Çözünebilir bir anotla çözeltilerin elektrolizi.Çözünebilir bir anotla elektroliz, metalin elektronları Cl-, OH- iyonlarından veya su moleküllerinden daha kolay vermesi durumunda mümkündür. Örneğin, bir bakır klorür veya sülfat çözeltisindeki bir bakır anotta, klor veya oksijen salınmaz, ancak Cu2+ iyonları çözeltiye geçer. Aynı zamanda katotta aynı iyonlar boşaltılır ve metalik bakır biriktirilir. Böylece, çözünür bir anotla yapılan elektroliz, bakırın anottan katoda transferine indirgenir.

Anottaki reaksiyon çoğu durumda çok sayıda yan ve çoğu zaman istenmeyen işlemler nedeniyle karmaşık hale gelir. Örneğin, ortaya çıkan iyonlar oksitler, hidroksitler ve bunların filmlerini oluşturabilir:

M 2+ + 2OH – = MO + H 2 O.

Anotta oksijen de açığa çıkabilir:

2H 2 Ö – 4 ē = Ö2 + 4H +,

elektrolitik sistemde çok çeşitli reaksiyonlara katılabilirler.

Gazlı ürünler, özellikle oksijen oluştuğunda, çoğu durumda yüksek aşırı gerilim değerlerinden dolayı ayrışma potansiyelleri elektrot potansiyellerine karşılık gelmez . Aşırı voltaj, gerçek ayrışma voltajı ile ilgili reaksiyonun teorik olarak elektrot potansiyellerinden hesaplanan EMF'si arasındaki farktır.. Açığa çıkan maddenin doğası (klor, brom ve iyot için aşırı gerilim çok küçüktür) ve elektrotun malzemesi aşırı gerilimin büyüklüğü üzerinde özellikle güçlü bir etkiye sahiptir. Aşağıda çeşitli katot ve anotlarda hidrojen ve oksijenin oluşumu sırasında aşırı gerilime ilişkin veriler bulunmaktadır.

Elektrot Aşırı Gerilimi, V

Hidrojen Oksijen

Pt kararmış 0,00 0,2–0,3

Pt parlak 0,1 0,4–0,5

Fe 0,1–0,2 0,2–0,3

Ni 0,1–0,2 0,1–0,3

Сu 0,2 0,2–0,3

Pb 0,4–0,6 0,2–0,3

Aşırı voltaj aynı zamanda elektrotların şekline, yüzeylerinin durumuna, akım yoğunluğuna, çözelti sıcaklığına, çözelti karıştırma yoğunluğuna ve diğer faktörlere de bağlıdır.

Hidrojenin demir üzerindeki aşırı gerilimi ~0,1 V, oksijenin ise aynı malzeme üzerindeki aşırı gerilimi ~0,3 V'dir. Dolayısıyla demir elektrotlar üzerinde elektroliz sırasında oluşan aşırı gerilim 0,1 + 0,3 = 0,4 V olacaktır. Bu değerin toplamı ve teorik olarak hesaplanması şu şekilde olacaktır: karşılık gelen elektrolitin deşarj voltajının minimum değeri.

Aşırı gerilime karşı tutum kararsızdır. Aşırı gerilim bir yandan enerji tüketiminin artmasına yol açarken diğer yandan aşırı gerilim sayesinde standart elektrot potansiyellerinin değerlerine göre çökelmemesi gereken birçok metalin sulu çözeltilerden çökeltilmesi mümkündür. Bunlar Fe, Pb, Sn, Ni, Co, Zn'dir. , CR. Aşırı gerilim ve çözelti konsantrasyonunun elektrot potansiyeli üzerindeki etkisi sayesinde, demir ürünlerinin elektrolitik krom ve nikel kaplaması mümkündür ve hatta bir cıva elektrotu üzerindeki sulu bir çözeltiden sodyum bile elde edilebilir.

Yüksek elektrolit konsantrasyonlarına sahip çözeltilerde sulu bir çözeltide OH yerine Cl iyonlarının deşarjı da oksijen aşırı voltajıyla açıklanır. Ancak bu aşırı gerilim F iyonlarının boşalmasına ve serbest florin salınmasına neden olacak kadar yeterli değildir.

Aşırı voltajın büyüklüğü diğer birçok kinetik faktörden etkilenir - parçacıkların elektrotlara aktarım hızı ve elektroliz ürünlerinin uzaklaştırılması, hidrasyonun ve boşaltılan iyonların diğer kabuklarının yok edilme hızı, atomların diatomik gaz halinde birleşme hızı. moleküller vb.

Geleneksel eritme yerine elektroliz yoluyla demir (dökme demir ve çelik olarak okuyun) oluşturmak, her yıl atmosfere bir milyar ton karbondioksit salınmasını engelleyebilir. Oksitlerinin elektrolizi yoluyla demir üretmeye yönelik "yeşil" bir yöntem geliştiren ve test eden Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) Donald Sadoway böyle söylüyor.

Laboratuvarda gösterilen sürecin ölçeği büyütülürse, üretilen her ton çelik için atmosfere neredeyse bir ton karbondioksit salan geleneksel eritme işlemine olan ihtiyaç ortadan kalkabilir.

Geleneksel teknolojide demir cevheri kokla birleştirilir. Kok demirle reaksiyona girerek CO2 ve karbon monoksit üreterek, daha sonra eritilerek çeliğe dönüştürülebilen dökme demir adı verilen bir demir-karbon alaşımı bırakır.

Sadoway'in yönteminde demir cevheri, 1600 santigrat derece sıcaklıkta bir solvent (silis ve sönmemiş kireç) ile karıştırılır ve karışımdan bir elektrik akımı geçirilir.

Negatif yüklü oksijen iyonları, oksijenin kaçtığı yerden pozitif yüklü anoda göç eder. Pozitif yüklü demir iyonları, negatif yüklü katoda göç eder ve burada hücrenin tabanında toplanan ve dışarı pompalanan demire indirgenir.

Benzer bir işlem, alüminyum üretiminde de kullanılır (ve makul miktarda elektrik gerektirir); alüminyumun oksidi o kadar stabildir ki, örneğin dökme demir üreten bir yüksek fırında karbonla indirgenemez. Ve çelik endüstrisinin demir cevherinin elektrolizine geçmek için hiçbir nedeni olmadığı açıktır, çünkü demir karbonla kolayca indirgenir.

Ancak dünyanın dört bir yanındaki hükümetler sera gazı emisyonlarına (özellikle karbondioksit) daha yüksek vergiler uygulamaya başlarsa, o zaman dökme demir üretmenin yeni bir yöntemi daha çekici hale gelebilir. Doğru, bu tür laboratuvar kurulumlarından endüstriyel tesislere kadar, bilim adamlarının tahminlerine göre 10-15 yıl sürecek.

Makalenin yazarı, en büyük engelin anot için pratik bir malzeme bulmak olduğunu söylüyor. Deneylerinde grafitten yapılmış bir anot kullandı. Ancak ne yazık ki karbon oksijenle reaksiyona girerek normal demir eritme sırasındaki kadar karbondioksiti havaya salıyor.

Örneğin ideal platin anotlar büyük ölçekli üretim için çok pahalıdır. Ancak bir çıkış yolu olabilir - dış yüzeylerinde oksit filmi oluşturan ancak yine de elektriği ileten bazı dirençli metal alaşımlarının seçiminde. İletken seramikler de kullanılabilir.

Diğer bir sorun ise yeni sürecin çok fazla elektrik kullanmasıdır; üretilen demirin tonu başına yaklaşık 2 bin kilovatsaat. Dolayısıyla, dökme demir üretmenin yeni yönteminin ekonomik ve hatta çevresel anlamı, yalnızca bu elektriğin çevre dostu ve aynı zamanda ucuz, karbondioksit yaymadan üretilmesi koşuluyla ortaya çıkacaktır. Yöntemin yazarı da bunu kabul ediyor.

Soyuz Sovyetskiz

Sosyalist

Cumhuriyetler

Otomatik bağımlı kanıt¹

11Л1!.1964 (No. 886625/22-2) Sınıfı olarak beyan edilmiştir. 40c, Zoo, IPC C 22d numaralı başvurunun eklenmesiyle

UDC 669.174: 669.177.035.

45 (088.8) SSCB Buluşlar ve Keşifler Devlet Komitesi

Başvuru sahibi I.P. Bardin'in adını taşıyan Demir Metalurjisi Merkezi Araştırma Enstitüsü

ELEKTROLİZ İLE DEMİR ELDE ETME YÖNTEMİ

ÇÖZÜNEBİLİR ANOTLU ERİTİK TUZLAR

Buluşun konusu

Abonelik grubu ¹ 1bО

Sulu çözeltilerde ve erimiş tuzlarda demir ve diğer metallerin üretilmesi için bilinen yöntemler vardır.Dökme demirden veya demir cevheri malzemesinin alan dışı indirgeme ürünlerinden erimiş tuzların çözünür anotlarla elektrolizi yoluyla demir üretmek için önerilen yöntem, bilinenlerden farklıdır. Saflığı arttırılmış demir elde etmek için elektroliz, 850 - 900 C'de demir olarak hesaplanan ağırlıkça 10"'den fazla olmayan bir miktarda ferrik klorür ilavesiyle erimiş sodyum klorürde gerçekleştirilir ve anodik ve katodik akım yoğunlukları sırasıyla 0,4 ve 10 a/cm-'ye kadardır.

Önerilen yönteme göre, parçalar, briketler, granüller, talaşlar veya plakalar şeklindeki başlangıç ​​demir içeren malzemeler, örneğin seramik astarlı bir elektroliz tankına yüklenir ve 850 - 900 C'de elektrikle rafinasyona tabi tutulur. nitrojen veya diğer inert gazlardan oluşan bir atmosfer.

Katot üzerinde biriken toz haline getirilmiş saf demir periyodik olarak banyodan boşaltılır ve banyoya geri dönen elektrolitin bir kısmı havayla ayrıştırılarak ayrılmak üzere ezilir. Artık elektrolit, 900 - 950 C'de vakumla ayırma veya hidrometalurjik işlem yoluyla demirden ayrılır.

Önerilen yöntemin avantajı, ana element içeriği %99,995'e kadar artan demir saflığıdır. Ve

Dökme demirden veya demir cevheri malzemesinin fırın dışı redüksiyon ürünlerinden erimiş tuzların çözünür anotlar15 ile elektrolizi yoluyla demir üretmeye yönelik bir yöntem olup özelliği, yüksek saflıkta demir elde etmek için elektrolizin erimiş sodyumda gerçekleştirilmesidir. ile klorür

20, demir olarak hesaplanan ağırlıkça %10'u geçmeyecek miktarda ferrik klorür ilavesiyle

850 - 9 C ve anodik ve katodik akım yoğunlukları sırasıyla 0,4 ve 10 a/sl -'ye kadar.

Benzer patentler:

Buluş, platin grubu metal tozlarının elektrokimyasal üretimi alanıyla ilgilidir ve kimya endüstrisinde, elektrokimyasal enerjide, mikroelektronikte kataliz için kullanılabilir.