16-mavzu. Elektroliz, tuz eritmalari va suyuqlanmalari elektrolizi tayanch so’z va iboralar

16.2. Eriydigan va erimaydigan anod elektrod yordamidagi elektroliz jarayoni
Elektrolizda katod sifatida ishlatiladigan elektrodlar elektrokimyoviy korroziyaga uchramaydi. Shuning uchun ular elektrolitda barqaror bo’lib, ularning soni ko’pdir. Lekin katodlar uchun ular yuzasidan vodorod qaysi bir potensial qiymatida ajralishi muhim amaliy ahamiyata ega.
Pt, Pb, Au kabi metallarda vodorod oson, kichik elektrod potensiallarida ajraladi. Agar elektroliz natijasida vodorod olish lozim bo’lsa (masalan suvning elektrolizi) kam vodorod o’ta kuchlanishli, vodorod hosil bo’lishi kerak bo’lmagan hollarda (masalan metall olish) yuqori vodorod o’ta kuchlanishli elektrodlar ishlatiladi. Ko’pchilik hollarda katod yuzasida elektrosintez jarayoni borib, katod shu reaksiya uchun katalizator vazifasini o’tashi ham mumkin.
Katod elektrodda elektrolitning musbat zaryadlangan ionlari elektronlarini qabul qilib zaryadsizlanadi. Jarayonda qaysi ion oldin zaryadsizlanishi metalning kuchlanishlar katorida vodorodga nisbatan joylanishiga, uning konsentratsiyasiga va ayrim hollarda elektrod potensialiga bog’liq bo’ladi. Bir xil sharoitda faol bo’lmagan metallar (Si, Ai, Nd va boshqalar) ionlari, ya’ni kuchlanishlar qatorida vodoroddan keyin joylashgan metall oson zaryadsizlanadi. Suvdagi eritmalarda kuchlanishlar qatoridagi alyuminiygacha bo’lgan faol metallar ionlari qaytarilmaydi.
Anodda sodir bo’ladigan jarayonlar elektrolitga ham, anod yasalgan moddaga ham bog’liq bo’ladi. Anodlar ikki xil bo’ladi: eruvchan anod va erimaydigan anod.
Eruvchan anod elektrodidan foydalanib toza metallar olinadi. Bunday elektroliz jarayoni tozalanayotgan metall tuzining eritmasida olib borilishi lozim bo’ladi. Sanoatda tuzlarning eritmalarini elektroliz qilib mis, rux, kadmiy, nikel, kobalt, marganets va boshqa metallar olinadi.
Eruvchan anodlar elektroliz jarayonida eritmaga ionlar holida o’tadigan elektrodlardir. Masalan: CuCl₂ eritmasi orqali o’zgarmas tok o’tkazilib, anod sifatida mis plastinkasi olinsa, katodda mis ionlari qaytariladi, anodda esa mis oksidlanadi. Chunki, mis ionlariga nisbatan mis atomlari elektronni osonroq beradi. Shuning uchun eritmada mis ionlari konsentratsiyasi o’zgarmaydi.

Erimaydigan anodlar sifatida inert ko’mir (C) va passiv metallar (Au, Pt)ni olish mumkin. Bunday elektrodlar bilan elektroliz amalga oshirilganda anodda oksidlanish jarayoni elektrod hisobiga emas, balki, anionlar yoki suv molekulalari hisobiga sodir bo’ladi.
Anodda elektrolit anionlaridan faqat kislorodsiz kislota qoldiqlari: xlor, brom, yod, ftor, oltingugurt va boshqalar zaryadsizlanadi.
Elektroliz jarayonida anodda oksidlanishi mumkin bo’lgan ionlar kislorodli kislota qoldiqlari (NO₃^–, NO₂^–, SO₃^2–, SO₄^2–, PO₄^3–, CO₃^2–) va H₂O molekulalaridir. Bu ionlardan kislorodli kislota qoldiqlari anodda zaryadsizlanmaydi, balki, ularning o’rniga suv molekulalari oksidlanadi. Masalan:

Kaliy sulfat tuzi eritmasi elektrolizi esa quyidaqicha sodir bo’ladi.

Elektroliz vaqtida katod atrofida KOH va anod atrofida H₂SO₄ to’planadi. Elektroliz jarayoni elektrodlardan o’tayotgan elektr miqdori ma’lum darajaga yetgandagina sodir bo’ladi. Masalan: CuCl₂ elektrolizi uchun 1,2 Voltdan yuqori kuchlanish kerak. Bundan past kuchlanishda (0,8 V) galvanik juft hisobiga elektroliz sodir bo’lmaydi.

bu sistemaning EYuK  1,023 v ga teng, ya’ni:

Erimaydigan elektrod shu elektrolitda kimyoviy jihatdan barqaror korroziyaga chidamlik, yuzada borayotgan reaksiya uchun katalizator, mexanik jihatdan mustahkam bo’lishi, uni tashkil etgan modda arzon bo’lishi, noyob bo’lmasligi zarur. Bu jihatdan ayniqsa, erimaydigan anodlarni tanlash muhim muammodir.
Eng ko’p ishlatiladigan erimaydigan anodlar grafitdan yasaladi. Ularga turli xil ko’rinish berish, mexanik ishlash oson, lekin ish jarayonida ular kimyoviy jihatdan yemirilishi, mahsulot bilan reaksiyaga kirishishi mumkin.

Ayniqsa, bu reaksiyalar grafit elektrod g’ovaklari (poralari) da borsa jarayon tezlashib, elektrodning mexanik yemirilishi ham sodir bo’ladi. Bu hodisaning oldini olish uchun grafit elektrodlarga turli xil o’simlik moylari shimdiriladi. Lozim bo’lgan paytlarda erimaydigan anodlar ugleroddan, nikel va uning oksidlaridan ham yasaladi. Bu maqsad uchun yuzasiga PbO₂ qoplagan titan elektrodlari, temir oksidlaridan tashkil topgan magnetit elektrodlari, platina va uning qotishmalari keng qo’llaniladi.
Oxirgi paytlarda osh tuzining eritmasini elektroliz qilib xlor olishda grafit anodlar o’rniga titan va ruteniy oksidlari titan ustiga qoplangan elektrodlar - ruteniy-titan oksidli anodlardan keng foydalanilmoqda.
Galvanotexnika va elektrometallurgiyada eriydigan anodlar ishlatilib, ular ba’zan erib mahsulot tarkibiga ham kiradilar (masalan metallorganik birikmalar olish jarayonida).
Eriydigan anodlar erimaydigan anodlarning aksicha hamisha faol holatda bo’lishlari, oson erishlari (oksidlanishlari) lozim. Masalan, marganets va xrom birikmalarini elektrosintez qilishda eriydigan anodlar sifatida temir marganets qotishmalari (ferromarganets), temir-xrom qotishmalari (ferroxrom)lardan foydalaniladi.
Elektroliz paytida anod va katodlarda har xil mahsulotlar hosil bo’lsa, ularni aralashtirmaslik uchun (aks holda ular reaksiyaga kirishishi mumkin) ajratkich (diagfragmalar) ishlatiladi. Diafragma so’zi grekcha diaphragma – to’siq so’zidan olingan. Diafragma elektronli va ionli optikada eritmadagi zaryadli zarrachalar kundalang kesimini chegaralash va burchagini o’zgartirish uchun qo’llaniladi.