Ə. A.ƏLBƏndov

Гатылыг  полйарлашмасы

.E

elektrodyanı  təbəqədə 

qatılıq  dəyişməsı  nəticəsində  meydana  çıxan 

potensial 

dəyişməsi 

qatılıq 

polyarlaşması 

adlanır.Мясялян, elektrokimy

əvi polyarlaşmada эюстярилян 

мисалда 

2

Cd

+

-ионларынын  редуксийасы  нятиcяси    олараг  

катодйаны  мящлул  тябягясиндя  бу  ионларын  гатылыьы    (c

1

) 

мящлулу  бцтцн  щяъм  цзря  характеризя  едян 

2

Cd

+

-  ионла-

рынын  гатылыьындан  (c

0

)  кичик  олур.  Бунунла  ялагядар 

електродда илкин 

 

                                      Cd

2+    

  

Pt 

                                     c

0  

 

                 

 

системи явязиня 

   

 

                     Cd

2+      

Cd

2+   

   

Pt 

                                      c

0          

c

1

 

 

 

365

системи  йарандыьындан  мцхтялиф  гатылыгларын  ай

ıрыъы  сярщяд-

диндя мцяййян потенсиаллар фярги йараныр. Ямяля эялян бу 

гатылыг дюврясинин ЕЩГ (∆E

q

) ашаьыдакы кими олаъагдыр: 

 

                  ∆E

q

zF

RT

3

,

2

=

lg

1

0

c

c

 

 

                    

9.22 

 

вя йа 25

°Ъ- цчцн 

 

                            ∆E

q

 

z

059

,

0

=

lg

1

0

c

c

                 

9.22         

Cərəyanın sıxlığının ( i ) artması ilə   c

0

 və c

1 

arasındakı fərq 

artdığından qatılıq polyarlaşması da artmış olur:                            

 

                                 ∆E

q

=













−

h

i

i

zF

RT

1

lg

3

,

2

                    

9.23 

 

Burada i

h 

-  cərəyanın hədd sıxlığıdır: 

 

                             i

h 

= zFc

0

D/δ                                      

9.24 

 

D  - 

reagentin  diffuziya  əmsalı,  δ-diffuziya  təbəqəsinin 

qalınlığılır. 

(9.23) və (9.24) tənliklərindən görünür ki, qatılıq polyarlaş-

ması  reagentin  diffuziya  əmsalının  və  qatılığının  artması  və 

diffuziya  təbəqəsinin  qalınlığının  kiçilməsi ilə  azalır.  Diffuziya 

tə-bəqəsi  elektrodyanı  səthdə  yerdəyişməsi  baş  verməyən 

(konveksiya  etməyən)  nazik  maye  təbəqəsindən  ibarətdir.  Bu 

təbəqəyə  molekuların  daşınması  diffuziya  yolu  ilə  baş  verir. 

Məhlulu  qarışdırıldıqda  diffuziya  təbəqəsinin  qalınlığı  və  həm-

çinin qatılıq polyarlaşması azalır. 

 

 

366

 

9.6. ELEKTROLĐZ

 

 

Elektrolitlərin  ərimiş  və  ya  sulu  məhlullarından  elektrik 

cərəyanı keçdikdə elektrodlarda baş verən oksidləşmə-reduksiya 

prosesi elektroliz adlanır. 

       

 

 

 

Elektroliz zamanı elektrik enerjisi kimyəvi enerjiyə çevrilir. 

Elektroliz  prosesində  katod  kationlara  elektron  verdiyindən 

reduksiyaedici,  anod  anionlardan  elektron  qəbul  etdiyindən 

oksidləşdirici  rolunu  oynayır.  Beləliklə,  elektroliz  zamanı 

katodda  reduksiya,  anodda  isə  oksidləçmə  prosesi  baş  verir. 

Qeyd etmək lazımdır ki, elektrik cərəyanının reduksiyaedici və 

oksidləşdirici  təsiri  kimyəvi  maddələrin  reduksiyaedici  və 

oksidləşdirici təsirindən güclüdır. 

Elektroliz  zamanı  elektrod  proseslərinin  xarakterinə 

elektrolitin  tərkibi,  həlledici,  elektrodların  təbiəti  və  elektroliz 

rejimi (cərəyanın sıxlığı və s.) böyük təsir göstərir. Hər şeydən 

əvvəl  elektrolitin  ərimiş  məhlulunun  elektrolizi  ilə  onun  sulu 

məhlulunun  elektrolizini  fərqləndirmək  lazımdır.  Belə  ki, 

sonuncu  halda  su  molekulları  da  bir  cox  hallarda  elektroliz 

prosesində iştirak edir. 

Misal  olaraq  NaCl-in  ərimiş  məhlullarının  elektroliz  sxemi 

ilə  tanış  olaq.  NaCl-i  əritdikdə  termokimyəvi  dissosiyasiya  baş 

verir:  

                                    NaCl→Na

+

 + Cl

-

 

 

Əgər  natrium  xloridin  ərimiş  məhluluna  iki  qrafit  elektrod 

daxil  edib  onları  xarici  sabit  cərəyan  mənbəyi  ilə  birləşdirsək  

aşağıdakı proseslər baş verəcəkdir: 

1)  Katodda  (mənfi  elektrod)  Na

+

-ionlarının  metal  natriuma 

reduksiyası (katod prosesi): 

                                      

                          Na

+

 + e → Na 

 

 

367

2)  Anodda  (müsbət  elektrod)  Cl

-

-ionlarının  qazvari  xlora 

oksidləşməsi (anod prosesi): 

 

                           Cl

-

 - e → 1/2Cl

2

  

 

Elektrolizin yekun tənliyini yazaq: 

 

                          NaCl → Na + 1/2Cl

2

 

və ya  

                        2NaCl → 2Na + 2Cl

2

  

 

Elektroliz  Faradey  qanunlarına  və  elektrod  proseslərinin 

kinetik  tənliklərinə  tabedir.  Elektroliz  prosesi  zamanı  elektrod-

larda  potensial  dəyişməsi,  yəni  elektrodların  polyarlaşması  baş 

verir.  Katod  polyarlaşması  nəticəsində  katod  daha  mənfi,  anod 

polyarlaşması  nəticəsində  isə  anod  daha  müsbət  potensial  kəsb 

edir.  Odur  ki,  elektroliz  zamanı  elektrodların  potensiallar  fərqi 

(E

i 

=  E

i.a 

-  E

i.k

)    elektrodların  tarazlıq  potensialları  arasındakı 

fərqdən (E

i 

= E

t.a 

– E

t.k

) çox olur.  

Beləliklə, elektroliz qəfəsində baş verən real elektrokimyəvi 

proseslər  dövrədə  elektrik  cərəyanı  olmadıqda  elektrodlarda 

bərpa olunmuş tarazlıq proseslərindən əsaslı dərəcədə fərqlənir. 

Çünki  real  elektrokimyəvi  proseslərdə  cərəyanın  təsirindən 

elektrodlarda tarazlıq potensiallarının dəyişməsi baş verir. 

Đşləyən  elektroliz  qurğusunda  gərginlik  (U)  aşağıdakı 

toplananların cəmi ilə göstəilir:  

   

                     U  = ∆E

t.

 + ∆E + Đ

(r

1 

+ r

2

)                               9.25 

 

Burada  ∆E

t

 

–  elektrodların  tarazlıq  potensialları  fərqi 

(EHQ),  ∆E - anod və katod polyarlaşması (∆E = E

a

 – E

k

);  Đ(r

1 

+ r

2

)- isə 1-ci və 2-ci nov keçiricilərdə gərginlik düşməsidir 

 (9.25)  tənliyindən  görünür  ki,  elekrodların  və  elektrolitin 

müqavimətinin,  həmçinin  elektrodların  poyarlaşmasının 

 

368

azalması  gərginliyin  azalmasına  səbəb  olur.  Beləliklə, 

polyarlaşma, keçiricilərin və elektrolitin müqaviməti nəticəsində 

cərəyanın artması ilə elektroliz qəfəsinin gərginliyi artmış olur.  

Elektroliz  qəfəsinin  daxili  müqavimətini  yüksək  xüsusu 

elektrik  keçiriciliyinə  malik  elektrolitlər  tətbiq etməklə,  tempe-

raturu  artırmaq  və  elektrodlararası  məsafəni  kiçiltməklə  azalt-

maq  olar. 

Polyarlaşmanı isə cərəyanı azaltmaqla, elekrodların səthini, 

temperaturu  və  reagentin  qatılığını  artırmaqla,  məhlulu 

qarışdırmaqla azaltmaq mümkündir   

Elektrod  proseslərinin  ardıcıllığı

.  Göstərilən  misalda 

elektrolitin  ərimiş  məhlulunda  bir  növ  kation  və  anion 

olduğundan  elektroliz  sadə  sxemlə  xarakterizə  olunur.  Əksər 

hallarda elektrolit məhlullarında bir neçə kation və anion iştirak 

etməsi  ilə  yanaşı  sulu  məhlulda  həmçinin  H

+

  və 

OH

-

  ionları 

iştirak edir. 

 

                            H

2

O         H

+

 + OH

-

 

 

Elektroliz  zamanı  məhlulda  bir  neçə  muxtəlif  kation  və 

anionlar  və  ya  elektrokimyəvi  aktiv  maddələr  olarsa, 

elektrodlarda  bir  neçə  elektrokimyəvi  reaksiyaların  getməsi 

mümkünlüyü  meydana  çıxır.  Bu  ardıcıllığı  araşdıraq.  Katodda 

reduksiya  prosesi,  yəni  oksidləşdirici  tərəfindən  elektronların 

qəbul  edilməsi  baş  verdiyindən  birinci  növbədə  katodda  ən 

qüvvətli  oksidləşdirici  elektrokimyəvi  çevrilməyə  məruz 

qalmalıdır. Deməli, katodda birinci növbədə ən  yüksək müsbət 

potensiala malik kation yüksüzləşməlidir. 

Elektrolitin  sulu  məhlullarının  elektrolizinin  katod 

reaksiyalarını üç qrupa ayırmaq olar:                            

1)  Gərginlik  sırasında  standart  elektrod  potensialı 

hidrogenin elektrod potensialından xeyli solda yerləşən kationlar 

(Li

+

 daxil olmaqla Al

3+

-ə qədər olan kationlar) olarsa,  katodda 

→ 

← 

 

369

bu  kationlar  deyil,    onların  əvəzinə  suyun  H

+

-ionları  və  ya  su 

molekulları reduksiya olunur. 

2) Standart elektrod potensialı hidrogeninkindən kiçik, lakin 

alüminiumunkundən  böyük  (Al

3+

-dən  H-ə  qədər)  metal 

kationlarının elektrolizində katodda  metal kationları ilə  yanaşı 

su molekulları da reduksiya olunur. 

3) Standart elektrod potensialları hidrogeninkindən çox olan 

metal kationları (Cu

2+

-dən Au

3+

-a qədər) katodda sərbəst metala 

qədər reduksiya olunurlar. 

Məhlulda  müxtəlif  metal  kationları  olduqda  katodda  bu 

ionların  metala  qədər  reduksiyası  onların  standart  elektrod  pe-

tensiallarının cəbri qiymətinin azalması istiqamətində baş verir. 

verir.  Məsələn,  əgər  məhlulda 

Ag

+

,  Cu

2+

,  Fe

2+

  kationları  olarsa, 

əvvəlcə gümüş (E

0

 

= +0,80 V), sonra mis (E

0

= 

+0,34 V) və daha 

sonra dəmir kationları (E

0

 = +0,44 V) reduksiya olunacaqdır. 

Anodda  gedən  reaksiyaların  xarakteri  həm  suyun 

iştirakından,  həm  də  katodun  təbiətindən  asılıdır.  Sonuncu 

baxımdan  anodlar  həll  olmayan  və  həll  olan  anodlara  təsnif 

olunur. 

Həll  olmayan  anodlar  kömürdən,  qrafitdən,  platindən  və  s. 

hazırlanır.  Elektroliz  zamanı  elektronların  xarici  dövrəyə  gön-

dərilməsi  anod  tərəfindən  deyil,  anodda  oksidləşən  anionlar  və 

su  tərəfindən  həyata  keçirilir.  Bu  zaman  oksigensiz  anionlar 

ilkin  olaraq  asanlıqla  oksidləşirlər.  Əgər  məhlulda  oksigenli 

anionlar (məsələn, 

SO

4

2-

, NO

3

-

, CO

3

2-

, PO

4

3-

 və s.) olarsa, anodda 

bu anionlar deyil su molekulu oksidləşmiş olur. 

Həll  olan  anodlarda  isə  xarici  dövrəyə  verilən  elektronlar 

anodun  özü  tərəfindən  həyata  keçirilir.  Həll  olan  anodlar  kimi 

tətbiq olunan anodlara mis, gümüş, sink, kadmium, nikel, dəmir  

və s. metallardan hazırlanmış anodları misal göstərə bilərik.  

Misal olaraq, mis anodunun iştirakı ilə baş verən 

CuCl

2

 

məh-

lulun elektrolizini göstərə bilərik. Bu zaman baş verən elektro-

kimyəvi prosesləri aşağıdakı kimi təşvir edə bilərik: 

                            

 

370

                      Anod:     Cu  - 2e = Cu

2+

 

                      Katod:     Cu

2+ 

+ 2e = Cu 

   

Göstərilən  misalda  elektroliz  prosesində  anod  kimi  misin 

həll olması, katodda isə misin toplanması, başqa sözlə, misin bir 

elektroddan digərinə köçürulməsi prosesi baş verir. 

Sulu  məhlulların  elektrolizinə  dair  bir  neçə  misallar  gös-

tərək. 

1) Đnert elektrod kimi kömür elektrodlardan istifadə etməklə 

CuCl

2

 məhlulunun elektrolizi. 

Metalların  gərginlik  sırasında  mis  hidrogendən  sonra  yer-

ləşir.  Odur  ki,  katodda  mis  (II)  sərbəst  misə  reduksiya  olunur. 

Anodda isə 

Cl

-

 -

ionları sərbəst xlora oksidləşir: 

                     

                                CuCl

2

 → Cu

2+

 + 2Cl

- 

        

                Katod:      

Cu

2+

 + 2e = Cu 

               

                Anod:        

2Cl

-

 - 2e = Cl

2 

 

                       Cu

2+

 + 2Cl

-

 = Cu + Cl

2

 

 

Molekulyar formada: 

                                        

Ele-z 

                              CuCl

2 

 → Cu + Cl

2 

 

2) Đnert elektrodların iştiraki ilə NaCl məhlulunun elektrolizi.  

Natrium  gərginlik  sırasında  hidrogendən  xeyli  solda  ye-

rləşdiyindən  katodda  Na

+

-ionları  deyil,  su  molekulları  (və  ya 

suyun H

+

-ionları) reduksiya olunur: 

 

                     2H

2

O + 2e → 2OH

-

 + H

2 

və ya 

                      H

+

 + e → H

0

;    2H

0

 → H

2

    

       

 

371

Anodda isə Cl

-

 -ionları oksidləşir: 

                  

                     Cl

-

 - e → Cl

0

;        2Cl

0 

→Cl

2 

 

Elektrod prosesinin yekun tənliyini yazsaq alarıq: 

                                                             Ele-z 

                 2NaCl + 2H

2

O → 2NaOH + H

2

 + Cl

2 

 

3) Đnert elektrodlar iştirakı ilə 

Na

2

SO

4

 məhlulunun elektrolizi. 

            

                     Na

2

SO

4

 → 2Na

+

 + SO

4

2- 

      

 Katod:       4H

2

O + 2e = 2H

2

 + 4OH

-

 

   

Anod:              2H

2

O – 4e = 4H

+

 + O

2 

 

                 6H

2

O = 2H

2

 +4OH

-

 + 4H

+

 + O

2 

 

Sxemdən  göründiyi  kimi  katod  sahəsində  qələvi  (

NaOH

), 

anod sahəsində isə turşu (

H

2

 SO

4

) alınır. 

Əgər  katod  və  anod  sahəsi  arakəsmə  vasitəsilə  təcrid 

olunmazsa, elektroliz zamanı əmələ gələn 

H

+

 və 

OH

-

 -ionları birlə-

şərək suya çevrilir. Odur ki, həllolan duzun (

Na

2

SO

4

) miqdarı sabit 

qalır. Bu halda elektrolizin yekun tənliyi aşağıdakı kimi olacaqdır: 

 

                           2H

2

O → 2H

2

 + O

2

 

 

4) Đnert elektrodların iştirakı ilə 

ZnSO

4

-məhlulunun elektrolizi. 

Katodda  eyni  zamanda  Zn

2+

-ionları  və  su  reduksiya  oluna-

caqdır: 

     

 Katod:               Zn

2+

 + 2e = Zn

2+

     

                           2H

2

O + 2e = H

2

 + 2OH

-

 

        

    Anod:               2H

2

O – 4e = 4H

+

 + O

2

 

 

372

 

                     Zn

2+

 + 2H

2

O = Zn + 2H

+

 + H

2

 + O

2

  

 

Elektrolizin molekulyar tənliyini yazsaq alarıq: 

                                                                          

                         

                    ZnSO

4

 + 2H

2

O → Zn + H

2

SO

4 

+ H

2

+ O

2

 

 

4) Zn elektrodlarının iştirakı ilə 

ZnSO

4

 məhlulunun elektrolizi.  

                           

                             Katod:          Zn

2+

 + 2e = Zn 

                          

                            Anod:           Zn – 2e = Zn

2+

 

 

Katod və anod reaksiyaları tənliklərini  tərəf-tərəfə toplasaq 

0  =  0  alarıq.  Bu  onu  göstərir  ki,  anodda  sinkin  oksidləşməsi, 

katodda isə sinkin reduksiyası və ya anoddan sinkin katoda kö-

çürülməsi baş verir.  

   

 

                 

9.7. ELEKTROKĐMYƏVĐ  PROSESLƏRĐN  TƏTBĐQĐ 

 

Elektroliz sənayenin müxtəlif sahələrində geniş tətbiq edilir. 

Praktiki  olaraq  sənayenin  elə  bir  sahəsi  yoxdur  ki,  orada 

elektroliz tətbiq edilməsin.  

Kimyəvi  cərəyan  mənbələrində  kimyəvi  enerjinin  elektirik 

enerjisinə  çevrilməsinin  çox  böyuk  praktiki  əhəmiyyəti  vardır. 

Belə qurğular yüksək faydalı iş əmsalına malik olması, təhlükə-

sizliyi, səssizliyi, kosmosda və su altında, nəqliyyatda və s. Isti-

fadə olunması baxımında, böyük üstünlüklərə malikdir. 

Elektrik  cərəyanının  kimyəvi  mənbələrinə  qalvanik  ele-

mentlər, akkumlyatorlar və yanacaq elementləri daxildir. 

Elektrolizin tətbiqi. 

Elektrolizin tətbiqinin mühüm sahələri 

ilə tanış olaq. 

El-z 

 

373

Metallurgiyada 

bir sira metalları (Cu, Zn, Cd, Ni, Co və s) 

onların məhlullarını elektroliz etməklə alırlar. Bu zaman katodda 

ümumi şəkildə aşağıdakı elektrokimyəvi proses baş verir: 

 

                             M

z+

 + ze → M 

 

Bu  proseslərdə  həll  olmayan  anodlardan  istifadə  olundu-

ğundan  anodda adətən oksigen ayrılır: 

 

                         2H

2

O – 4e → O

2

 + 4H

+

 

 

Metalların  tərkibindəki  qarışıqlardan  təmizlənməsində 

(

ra-

fin

ə

  edilm

ə

sind

ə

)  elektroliz  böyük  əhəmiyyət  kəsb  edir.  Bu 

üsulda  anod  olaraq  qarışıqlardan  təmizlənəcək  metaldan,  katod 

olaraq  bu  metalın  təmiz  halından  istifadə  olunur.  Anodda  əsas 

metalla  yanaşı,  ona  nisbətən  daha  mənfi  potensiala  malik  qarı-

şıqlar da həll olur. Daha yüksək müsbət potensialla xarakterizə 

olunan  qarışıqlar  anod  şlamı  şəklində  çökürlər.  Katodda  isə 

birinci  növbədə  daha  çox  müsbət  potensiala  malik  metallar 

reduksiya  olunur.  Cu,  Ag,  Au,  Pb,  Sn  digər  qarışıqlara 

(metallara)  nisbətən  daha  yüksək  müsbət  potensiala  malik 

olduqlarından  bu  metallar  katodda  sərbəst  şəkildə  ayrılır,  digər 

qarışıqlar isə məhlulda qalır.  

Kimya  sənayesində 

bir  sıra  mühüm    kimyəvi  məhsullar 

elektroliz üsulu ilə alınır. Belə məhsullara misal olaraq NaCl-in 

sulu  məhlulunun  elektrolizindən  Cl

2

-nin,  H

2

-nin  və  NaOH-ın;  

HF və NaF-in ərimiş məhlulunun elektrolizindən F

2

-nin; sudan 

H

2

  və  O

2

-nin    (məhlulun  elektrik  müqavimətini  azaltmaq  üçün 

elektroliz  NaOH  məhlulunda  aparılır);  MnSO

4

-dən  MnO

2

-nin; 

oksidləşdiricilərin: 

hiddrogen 

peroksidin, 

kalium-per-

manqanatın,  hipoxloritlərin,  xloratların  və  s.;  bəzi  üzvi 

maddələrin,  məsələn,  nitrobenzoldan  amilinin  alınmasını  

göstərə bilərik. 

 

374

Metalların səthinin bu və ya digər metal örtüyi (qalvanik ör-

tüklər)

 ilə örtülməsində elektroliz üsulü mühüm əhəmiyyət kəsb 

edir.  Qalvanik  yolla  metalların  səthini  1-100  mmk  qalınlıqlı 

metal  örtüklərlə örtmək olar. 

Qalvanik  örtüklər  müxtəlif  məqsəd  daşımaqla  texnikanın 

müxtəlif sahələrində  geniş tətbiq olunur. Bu məqsədlərə korro-

ziyadan  qoruma  (sinkləmə,  kadmiumlama,  qalaylama  və  s.); 

korroziyadan  qorunma  və  əşyaya  gözəl  xarici  görünüş  vermək 

(nikelləmə, xromlama, gümüşləmə, qızıllama); elektrik keçirici-

liyi artırma (misləmə, gümüşləmə, qızıllama); bərkliyi və yeyil-

məyə  qarşı  davamlılığı  artırma  (xromlama,  rodiumlama,  palla-

diumlama); maqnit xassəli örtüklər hazırlamaq (nikel-kobalt və 

dəmir-nikel ərintilərinin çökdürülməsi); lehimləmə və qalaylama 

(qalay-qurğuşun  ərintisinın  çökdürülməsi);  sürtünmə  əmsalının 

azaldılması  (qurğuşunlama,  xromlama,  qalay-qurğuşunun,  in-

dium-qurğuşunun və s. çökdürülməsi)  daxildir. 

Qalvanik  örtüklərin  materialın  səthinə  çökdürülməsi  elek-

troliz  vannalarında  aparılır.  Bu  zaman  katod  rolunu  səthi 

qalvanik  örtüklə  örtüləcək  metal  oynayır.  Katodda  qalvanik 

örtük  əmələ  gətirəcək  metalın  duzu  məhlulundan  metal 

kationları reduksiya olunaraq (M

z+

 + ze→M)  əşyanın səthində 

qalvanik örtük əmələ gətirir. Anod adətən örtük əmələ gətirəcək 

metaldan  ibarət  olur.  Odur  ki,  anod  prosesi  katod  prosesinin 

əksini ifadə edir: M – ze → M

z+

 

Həll olan anodla aparılan elektroliz böyük üstünlüklərə ma-

likdir.  Belə  ki,  bu  halda  katod  və  anodun  tarazlıq  potensialları 

eyni,  elektroliz  vannasının  gərginliyi  isə  polyarlaşma  və  omiq 

gərginliklərin cəminə bərabər olur.  Digər tərəfdən katodda sərf 

olunan  ionların  miqdarı  anoddan  məhlula  daxil  olan  ionların 

miqdarı ilə kompensasiya olunduğundan məhlulda metal ionla-

rının qatılığı  sabit  qalir