Dahil sa paglitaw ng isang tiyak na gas na nagiging sanhi ng isang instant na nasusunog na ubo. Ang artikulong ito ay ang pagkakakilanlan ng gas na ito. Ang artikulo ay puno ng mga formula; ang bilang ng mga formula ay dahil sa di-maliit na katangian ng parehong proseso ng electrolysis mismo at ang kalawang mismo. Mga chemist at chemical engineer, tumulong na dalhin ang artikulo sa ganap na pagsunod sa katotohanan; tungkulin mo: pangalagaan ang iyong “maliit na mga kapatid” kung sakaling magkaroon ng panganib sa kemikal.

Hayaang magkaroon ng iron Fe 0:
- kung walang tubig sa Earth, darating ang oxygen at gagawing oxide: 2Fe + O 2 = 2FeO (itim). Ang oxide ay nag-oxidize pa: 4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 (pula-kayumanggi). Ang FeO 2 ay hindi umiiral, ito ay isang imbensyon ng mga mag-aaral; ngunit ang Fe 3 O 4 (itim) ay medyo totoo, ngunit artipisyal: pagbibigay ng sobrang init na singaw sa plantsa o pagbabawas ng Fe 2 O 3 na may hydrogen sa temperatura na humigit-kumulang 600 degrees;
- ngunit may tubig sa Earth - bilang isang resulta, ang parehong iron at iron oxide ay may posibilidad na maging base Fe(OH) 2 (puti?!. Mabilis itong umitim sa hangin - hindi ba ito ang punto sa ibaba): 2Fe + 2H 2 O + O 2 = 2Fe(OH) 2, 2FeO + H 2 O = 2Fe(OH) 2;
- mas malala pa: may kuryente sa Earth - lahat ng pinangalanang substance ay may posibilidad na maging base Fe(OH) 3 (brown) dahil sa pagkakaroon ng moisture at potential difference (galvanic couple). 8Fe(OH) 2 + 4H 2 O + 2O 2 = 8Fe(OH) 3, Fe 2 O 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 (mabagal). Iyon ay, kung ang bakal ay naka-imbak sa isang tuyong apartment, ito ay dahan-dahang kinakalawang, ngunit humahawak; ang pagtaas ng halumigmig o pagpapabasa nito ay magpapalala nito, ngunit ang pagdikit nito sa lupa ay talagang masama.

Ang paghahanda ng solusyon para sa electrolysis ay isa ring kawili-wiling proseso:
- una, ang pagsusuri ng mga magagamit na sangkap para sa paghahanda ng mga solusyon ay isinasagawa. Bakit soda ash at tubig? Ang soda ash Na 2 CO 3 ay naglalaman ng metal Na, na nasa kaliwa ng hydrogen sa isang bilang ng mga potensyal na elektrikal - nangangahulugan ito na sa panahon ng electrolysis ang metal ay hindi mababawasan sa katod (sa solusyon, ngunit hindi sa pagkatunaw) , at ang tubig ay mabubulok sa hydrogen at oxygen (sa solusyon). Mayroon lamang 3 variant ng reaksyon ng solusyon: ang mga metal na malakas sa kaliwa ng hydrogen ay hindi nababawasan, ang mga metal na mahina sa kaliwa ng hydrogen ay nababawasan sa paglabas ng H 2 at O ​​2, at ang mga metal sa kanan ng hydrogen ay nababawasan lamang. sa katod. Narito ito, ang proseso ng tansong kalupkop ng ibabaw ng mga bahagi sa isang solusyong CuSo 4, galvanizing sa ZnCl 2, nickel plating sa NiSO 4 + NiCl 2, atbp.;
- palabnawin ang soda ash sa tubig sa isang tahimik na lugar, dahan-dahan at walang paghinga. Huwag pilasin ang pakete gamit ang iyong mga kamay, ngunit gupitin ito gamit ang gunting. Pagkatapos nito, ang gunting ay dapat ilagay sa tubig. Anuman sa apat na uri ng soda (baking soda, soda ash, washing soda, caustic soda) ay nag-aalis ng moisture sa hangin; ang buhay ng istante nito ay mahalagang tinutukoy ng oras ng pag-iipon ng kahalumigmigan at pagkumpol. Iyon ay, sa isang garapon ng salamin ang buhay ng istante ay magpakailanman. Gayundin, ang anumang soda ay bumubuo ng solusyon ng sodium hydroxide kapag hinaluan ng tubig at electrolysis, na naiiba lamang sa konsentrasyon ng NaOH;
- ang soda ash ay halo-halong tubig, ang solusyon ay nagiging mala-bughaw. Tila isang kemikal na reaksyon ang naganap, ngunit hindi: tulad ng sa kaso ng table salt at tubig, ang solusyon ay walang kemikal na reaksyon, ngunit isang pisikal lamang: ang paglusaw ng isang solidong sangkap sa isang likidong solvent ( tubig). Maaari mong inumin ang solusyon na ito at makakuha ng banayad hanggang katamtamang pagkalason - walang nakamamatay. O sumingaw at ibalik ang soda ash.

Ang pagpili ng anode at cathode ay isang buong gawain:
- ipinapayong piliin ang anode bilang isang solidong hindi gumagalaw na materyal (upang hindi ito lumala, kabilang ang mula sa oxygen, at hindi lumahok sa mga reaksiyong kemikal) - kaya naman ang hindi kinakalawang na asero ay kumikilos tulad nito (nabasa ko ang maraming maling pananampalataya sa sa Internet, at muntik nang malason);
- ito ay purong bakal na ang katod, kung hindi man ang kalawang ay magsisilbing isang labis na mataas na pagtutol ng electrical circuit. Upang ilagay ang bakal upang ganap na linisin sa solusyon, kailangan mong maghinang o i-tornilyo ito sa ibang bakal. Kung hindi man, ang metal ng may hawak na bakal mismo ay makikilahok sa solusyon bilang isang materyal na hindi gumagalaw at bilang isang seksyon ng circuit na may hindi bababa sa pagtutol (parallel na koneksyon ng mga metal);
- hindi pa tinukoy, ngunit dapat mayroong isang pag-asa sa dumadaloy na kasalukuyang at ang rate ng electrolysis sa ibabaw na lugar ng anode at katod. Iyon ay, ang isang M5x30 stainless steel bolt ay maaaring hindi sapat upang mabilis na maalis ang kalawang mula sa isang pinto ng kotse (upang mapagtanto ang buong potensyal ng electrolysis).

Kunin natin ang isang inert anode at cathode bilang isang halimbawa: isinasaalang-alang ang electrolysis ng isang asul na solusyon lamang. Sa sandaling mailapat ang boltahe, ang solusyon ay magsisimulang magbago sa panghuling solusyon: Na 2 CO 3 + 4H 2 O = 2NaOH + H 2 CO 3 + 2H 2 + O 2 . NaOH - sodium hydroxide - nakatutuwang alkali, caustic soda, Freddy Krueger sa isang bangungot: ang pinakamaliit na kontak ng tuyong sangkap na ito na may mga basang ibabaw (balat, baga, mata, atbp.) ay nagdudulot ng mala-impiyernong sakit at mabilis na hindi maibabalik (ngunit mababawi sa kaso ng banayad. pagkasunog) ) pinsala. Sa kabutihang palad, ang sodium hydroxide ay natunaw sa carbonic acid H 2 CO 3 at tubig; kapag ang tubig ay sa wakas ay sumingaw ng hydrogen sa cathode at oxygen sa anode, ang pinakamataas na konsentrasyon ng NaOH ay nabuo sa carbonic acid. Hindi mo dapat inumin o amuyin ang solusyon na ito, at hindi mo rin dapat idikit ang iyong mga daliri (mas mahaba ang electrolysis, mas masusunog ito). Maaari mong linisin ang mga tubo kasama nito, habang nauunawaan ang mataas na aktibidad ng kemikal nito: kung ang mga tubo ay plastik, maaari mong hawakan ang mga ito sa loob ng 2 oras, ngunit kung sila ay metal (sa pamamagitan ng paraan), ang mga tubo ay magsisimulang kumain: Fe + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 , Fe + H 2 CO 3 = FeCO 3 + H 2.

Ito ang una sa mga posibleng sanhi ng nakaka-suffocating na "gas", isang pisikal at kemikal na proseso: saturation ng hangin na may solusyon ng concentrated caustic soda sa carbonic acid (kumukulo na mga bula ng oxygen at hydrogen bilang mga carrier). Sa mga aklat ng ika-19 na siglo, ang carbonic acid ay ginagamit bilang isang lason na sangkap (sa malalaking dami). Ito ang dahilan kung bakit ang mga driver na nag-install ng baterya sa loob ng isang kotse ay nasira ng sulfuric acid (esensyal sa parehong electrolysis): sa panahon ng proseso ng overcurrent sa isang mabigat na discharged na baterya (ang kotse ay walang kasalukuyang limitasyon), ang electrolyte ay kumukulo sa maikling panahon, lumalabas ang sulfuric acid kasama ng oxygen at hydrogen sa cabin. Kung ang silid ay ginawang ganap na selyadong, dahil sa halo ng oxygen-hydrogen (paputok na gas), maaari kang makakuha ng isang mahusay na putok sa pagkasira ng silid. Ang video ay nagpapakita putok sa miniature: ang tubig sa ilalim ng impluwensya ng tinunaw na tanso ay nabubulok sa hydrogen at oxygen, at ang metal ay higit sa 1100 degrees (I can imagine how a room completely filled with it stinks)... Tungkol sa mga sintomas ng inhaling NaOH: caustic, burning sensation, sore lalamunan, ubo, kahirapan sa paghinga, igsi ng paghinga; maaaring maantala ang mga sintomas. Ito ay nararamdaman na angkop.
...kasabay nito, isinulat ni Vladimir Vernadsky na ang buhay sa Earth ay imposible nang walang carbonic acid na natunaw sa tubig.

Pinapalitan namin ang cathode ng isang kalawang na piraso ng bakal. Nagsisimula ang isang buong serye ng mga nakakatawang reaksiyong kemikal (at narito, borscht!):
- kalawang Fe(OH) 3 at Fe(OH) 2, bilang mga base, ay nagsisimulang tumugon sa carbonic acid (inilabas sa cathode), na gumagawa ng siderite (pula-kayumanggi): 2Fe(OH) 3 + 3H 2 CO 3 = 6H 2 O + Fe 2 (CO3) 3, Fe(OH) 2 + H 2 CO 3 = FeCO 3 + 2 (H 2 O). Ang mga iron oxide ay hindi nakikilahok sa reaksyon sa carbonic acid, dahil walang malakas na init, at mahina ang acid. Gayundin, ang electrolysis ay hindi binabawasan ang bakal sa katod, dahil ang mga base na ito ay hindi isang solusyon, at ang anode ay hindi bakal;
- ang caustic soda, bilang base, ay hindi tumutugon sa mga base. Mga kinakailangang kondisyon para sa Fe(OH) 2 (amphoteric hydroxide): NaOH>50% + kumukulo sa nitrogen atmosphere (Fe(OH) 2 + 2NaOH = Na2). Mga kinakailangang kondisyon para sa Fe(OH) 3 (amphoteric hydroxide): fusion (Fe(OH) 3 + NaOH = NaFeO 2 + 2H 2 O). Mga kinakailangang kondisyon para sa FeO: 400-500 degrees (FeO+4NaOH=2H 2 O+Na 4 FeO 3). O baka may reaksyon sa FeO? FeO + 4NaOH = Na 4 FeO 3 + 2H 2 O - ngunit sa temperatura lamang na 400-500 degrees. Okay, baka ang sodium hydroxide ay nag-aalis ng ilan sa bakal at ang kalawang ay nahuhulog lang? Ngunit narito ang isang bummer: Fe + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 - ngunit kapag kumukulo sa isang nitrogen na kapaligiran. Bakit ang isang caustic soda solution na walang electrolysis ay nag-aalis ng kalawang? Ngunit hindi nito inaalis ito sa anumang paraan (pinatuyo ko ang malinaw na solusyon ng caustic soda mula sa Auchan). Tinatanggal nito ang grasa, at sa aking kaso, na may isang piraso ng Matiz, natunaw nito ang pintura at panimulang aklat (ang paglaban ng panimulang aklat sa NaOH ay nasa mga katangian ng pagganap nito) - na nakalantad sa isang malinis na ibabaw ng bakal, ang kalawang ay nawala lamang. Konklusyon: ang soda ash ay kailangan lamang upang makagawa ng acid sa pamamagitan ng electrolysis, na naglilinis ng metal, na kumukuha ng kalawang sa isang pinabilis na bilis; Ang sodium hydroxide ay tila walang silbi (ngunit magre-react sa mga labi sa cathode, nililinis ito).

Tungkol sa mga third-party na sangkap pagkatapos ng electrolysis:
- binago ng solusyon ang kulay nito at naging "marumi": na may mga reacted na base Fe(OH) 3, Fe(OH) 2;
- itim na plaka sa bakal. Unang naisip: iron carbide Fe 3 C (triiron carbide, cementite), hindi matutunaw sa mga acid at oxygen. Ngunit ang mga kondisyon ay hindi pareho: upang makuha ito kailangan mong mag-aplay ng temperatura ng 2000 degrees; at sa mga reaksiyong kemikal ay walang libreng carbon na sumali sa bakal. Pangalawang pag-iisip: isa sa mga iron hydrides (saturation ng iron na may hydrogen) - ngunit ito ay hindi rin tama: ang mga kondisyon para sa pagkuha ay hindi pareho. At pagkatapos ay dumating ito: iron oxide FeO, ang pangunahing oksido ay hindi tumutugon sa alinman sa acid o sodium hydroxide; pati na rin ang Fe 2 O 3. At ang amphoteric hydroxides ay matatagpuan sa mga layer sa itaas ng mga pangunahing oxide, na nagpoprotekta sa metal mula sa karagdagang pagtagos ng oxygen (hindi sila natutunaw sa tubig, na pumipigil sa pag-access ng tubig at hangin sa FeO). Maaari mong ilagay ang mga nalinis na bahagi sa citric acid: Fe 2 O 3 + C 6 H 8 O 7 = 2FeO + 6CO + 2H 2 O + 2H 2 (espesyal na atensyon sa pagpapalabas ng carbon monoxide at ang katotohanan na ang acid at metal ay kumakain sa contact) - at ang FeO ay tinanggal gamit ang isang regular na brush. At kung painitin mo ang mas mataas na oksido sa carbon monoxide nang hindi nasusunog, mababawasan nito ang bakal: Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2 ;
- mga puting natuklap sa solusyon: ilang mga asing-gamot na hindi matutunaw sa panahon ng electrolysis sa tubig o acid;
- iba pang mga sangkap: ang bakal sa una ay "marumi", ang tubig ay hindi paunang distilled, paglusaw ng anode.

Ang pangalawa sa mga posibleng sanhi ng nakasusuklam na "gas" ay isang pisikal at kemikal na proseso: ang bakal, bilang panuntunan, ay hindi dalisay - na may galvanization, panimulang aklat at iba pang mga dayuhang sangkap; at tubig - na may mga mineral, sulpate, atbp. Ang kanilang reaksyon sa panahon ng electrolysis ay hindi mahuhulaan; anumang bagay ay maaaring ilabas sa hangin. Gayunpaman, ang aking piraso ay napakaliit (0.5x100x5), at tubig sa gripo (mahinang mineralized) - ang kadahilanang ito ay hindi malamang. Gayundin, ang ideya ng pagkakaroon ng mga dayuhang sangkap sa soda ash mismo ay nawala: ito lamang ang ipinahiwatig sa packaging.

Ang ikatlong posibleng dahilan ng asphyxiating gas ay isang kemikal na proseso. Kung ang katod ay naibalik, kung gayon ang anode ay dapat sirain sa pamamagitan ng oksihenasyon, kung hindi hindi gumagalaw. Ang hindi kinakalawang na asero ay naglalaman ng mga 18% chromium. At ang chromium na ito, kapag nawasak, ay pumapasok sa hangin sa anyo ng hexavalent chromium o ang oxide nito (CrO 3, chromic anhydride, reddish - pag-uusapan natin ito mamaya), isang malakas na lason at carcinogen na may naantalang catalysis ng kanser sa baga. Nakamamatay na dosis 0.08g/kg. Nag-aapoy ng gasolina sa temperatura ng silid. Inilabas kapag hinang hindi kinakalawang na asero. Ang nakakatakot ay ang mga sintomas ay kapareho ng sodium hydroxide kapag nilalanghap; at ang sodium hydroxide ay tila isang hindi nakakapinsalang hayop. Sa paghusga sa pamamagitan ng mga paglalarawan ng mga kaso ng hindi bababa sa bronchial hika, kailangan mong magtrabaho bilang isang roofer sa loob ng 9 na taon, paghinga ng lason na ito; gayunpaman, ang isang malinaw na naantalang epekto ay inilarawan - iyon ay, maaari itong kunan ng parehong 5 at 15 taon pagkatapos ng isang solong pagkalason.

Paano suriin kung ang chromium ay inilabas mula sa hindi kinakalawang na asero (kung saan - nananatili ang tanong). Pagkatapos ng reaksyon, ang bolt ay naging mas makintab kumpara sa parehong bolt mula sa parehong batch - isang masamang palatandaan. Tulad ng nangyari, ang hindi kinakalawang na asero ay tulad ng hangga't ang chromium oxide ay umiiral sa anyo ng isang proteksiyon na patong. Kung ang chromium oxide ay nawasak ng oksihenasyon sa panahon ng electrolysis, nangangahulugan ito na ang naturang bolt ay magiging mas matindi (ang libreng bakal ay tutugon, at pagkatapos ay ang chromium sa hindi nagalaw na hindi kinakalawang na asero ay mag-oxidize sa CrO). Samakatuwid, nilikha ko ang lahat ng mga kondisyon para sa dalawang bolts na kalawang: tubig na asin at isang temperatura ng solusyon na 60-80 degrees. Hindi kinakalawang na asero grade A2 12Х18Н9 (Х18Н9): naglalaman ito ng 17-19% chromium (at sa hindi kinakalawang na iron-nickel alloys mayroong higit pang chromium, hanggang ~35%). Ang isa sa mga bolts ay kinakalawang sa maraming lugar, lahat ng mga lugar sa lugar ng contact sa pagitan ng hindi kinakalawang na asero at ang solusyon! Ang pinakapula ay nasa linya ng pakikipag-ugnay sa solusyon.

At ang kaligayahan ko ay ang kasalukuyang lakas noon ay 0.15A lamang noong electrolysis, sarado ang kusina at bukas ang bintana sa loob nito. Ito ay malinaw na nakatatak sa aking isipan: ibukod ang hindi kinakalawang na asero mula sa electrolysis o gawin ito sa isang bukas na lugar at sa malayo (walang hindi kinakalawang na asero na walang chromium, ito ang elemento ng haluang metal nito). Dahil ang hindi kinakalawang na asero ay HINDI isang inert anode sa panahon ng electrolysis: ito ay natutunaw at naglalabas ng nakakalason na chromium oxide; couch chemists, hampasin ang pader bago may mamatay sa payo mo! Ang tanong ay nananatili: sa anong anyo, gaano at saan; ngunit isinasaalang-alang ang paglabas ng purong oxygen sa anode, ang CrO ay na-oxidized na sa intermediate oxide Cr 3 O 2 (nakalalason din, MPC 0.01 mg/m 3), at pagkatapos ay sa mas mataas na oxide CrO 3: 2Cr 2 O 3 + 3O 2 = 4CrO3. Ang huli ay nananatiling isang pagpapalagay (ang kinakailangang alkaline na kapaligiran ay naroroon, ngunit mataas ang init na kinakailangan para sa reaksyong ito), ngunit ito ay mas mahusay na maging sa ligtas na bahagi. Kahit na ang mga pagsusuri sa dugo at ihi para sa chromium ay mahirap gawin (hindi kasama sa mga listahan ng presyo, hindi kasama sa isang pinalawig na pangkalahatang pagsusuri sa dugo).

Inert electrode - grapayt. Kailangan mong pumunta sa depot ng trolleybus at tanggalin ang mga itinapon na brush. Dahil kahit sa Aliexpress ito ay 250 rubles bawat pin. At ito ang pinakamurang sa mga inert electrodes.

At narito ang isa pang tunay na halimbawa kapag ang mga elektronikong sofa ay humantong sa pagkalugi ng materyal. At sa tamang kaalaman, talaga. Tulad ng sa artikulong ito. Ang mga benepisyo ng sofa idle talk? - hindi malamang, nagdudulot sila ng kalituhan; at kailangan mong punasan pagkatapos nila.

Ako ay hilig sa unang dahilan para sa nakaka-suffocating na "gas": pagsingaw sa hangin ng isang solusyon ng sodium hydroxide sa carbonic acid. Dahil sa mga chromium oxide ay gumagamit sila ng hose gas mask na may mekanikal na supply ng hangin - Masusuffocate sana ako sa aking kalunos-lunos na RPG-67, ngunit kapansin-pansing mas madaling makahinga dito sa mismong epicenter.
Paano suriin ang chromium oxide sa hangin? Simulan ang proseso ng agnas ng tubig sa isang purong solusyon ng soda ash sa isang graphite anode (piliin ito mula sa isang lapis, ngunit hindi lahat ng lapis ay naglalaman ng isang purong graphite rod) at isang bakal na katod. At panganib na huminga muli ng hangin sa kusina sa loob ng 2.5 oras. Lohikal? Halos: ang mga sintomas ng caustic soda at hexavalent chromium oxide ay magkapareho - ang pagkakaroon ng caustic soda sa hangin ay hindi magpapatunay ng kawalan ng hexavalent chromium vapor. Gayunpaman, ang kawalan ng amoy na walang hindi kinakalawang na asero ay malinaw na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng hexavalent chromium. Sinuri ko, may amoy - isang pariralang may pag-asa "hurray! Nakahinga ako ng caustic soda, hindi hexavalent chromium!" Maaari kang magsabi ng mga biro.

Ano pa ang nakalimutan mo:
- Paano umiiral ang acid at alkali nang magkasama sa isang sisidlan? Sa teorya, dapat lumitaw ang asin at tubig. Mayroong isang napaka banayad na punto dito na maaari lamang maunawaan sa pamamagitan ng pag-eksperimento (hindi ko pa ito nasubukan). Kung mabulok mo ang lahat ng tubig sa panahon ng electrolysis at ihiwalay ang solusyon mula sa mga asing-gamot sa sediment - opsyon 2: ang natitira ay alinman sa solusyon ng caustic soda o caustic soda na may carbonic acid. Kung ang huli ay nasa komposisyon, ang paglabas ng asin ay magsisimula sa ilalim ng normal na mga kondisyon at ang pag-ulan ng... soda ash: 2NaOH + H 2 CO 3 = Na 2 CO 3 + 2H 2 O. Ang problema ay matutunaw ito sa tubig kaagad - sayang, hindi mo ito matitikman at ihambing ito sa orihinal na solusyon: biglang hindi gumanti ang caustic soda;
- Ang carbonic acid ba ay nakikipag-ugnayan sa iron mismo? Seryoso ang tanong, dahil... Ang pagbuo ng carbonic acid ay nangyayari nang tumpak sa katod. Maaari mong suriin sa pamamagitan ng paggawa ng mas puro solusyon at paggawa ng electrolysis hanggang sa ganap na matunaw ang manipis na piraso ng metal (hindi pa nasusuri). Ang electrolysis ay isang mas banayad na paraan ng pag-alis ng kalawang kaysa sa acid etching;
- Ano ang mga sintomas ng paglanghap ng nagpapasabog na gas? Walang + walang amoy, walang kulay;
- Ang caustic soda at carbonic acid ba ay tumutugon sa plastic? Magsagawa ng magkatulad na electrolysis sa mga lalagyan ng plastik at salamin at ihambing ang labo ng solusyon at ang transparency ng ibabaw ng lalagyan (hindi ko ito sinubukan sa salamin). Plastic - ay naging hindi gaanong transparent sa mga lugar ng pakikipag-ugnay sa solusyon. Gayunpaman, ang mga ito ay naging mga asin na madaling matanggal gamit ang isang daliri. Samakatuwid, ang food grade plastic ay hindi tumutugon sa solusyon. Ang salamin ay ginagamit upang mag-imbak ng puro alkalis at acids.

Kung nakalanghap ka ng maraming nakakapasong gas, hindi alintana kung ito ay NaOH o CrO 3, kailangan mong uminom ng "unithiol" o isang katulad na gamot. At ang pangkalahatang tuntunin ay nalalapat: kahit anong pagkalason ang mangyari, anuman ang lakas at pinagmulan nito, uminom ng maraming tubig sa susunod na 1-2 araw, kung pinapayagan ng iyong mga bato. Ang gawain: upang alisin ang lason sa katawan, at kung hindi ito magawa ng pagsusuka o paglabas, bigyan ng karagdagang pagkakataon ang atay at sistema ng ihi upang gawin ito.

Ang pinaka-nakakainis na bagay ay na ito ang lahat ng 9th grade school curriculum. Damn, 31 years old na ako - at hindi ako papasa sa Unified State Exam...

Ang electrolysis ay kawili-wili dahil binabalikan nito ang oras:
- isang solusyon ng NaOH at H 2 CO 3 sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay hahantong sa pagbuo ng soda ash, ngunit binabaligtad ng electrolysis ang reaksyong ito;
- ang bakal ay na-oxidized sa ilalim ng natural na mga kondisyon, ngunit nabawasan sa panahon ng electrolysis;
- Ang hydrogen at oxygen ay may posibilidad na pagsamahin sa anumang paraan: paghaluin sa hangin, paso at maging tubig, masipsip o tumugon sa isang bagay; Ang electrolysis, sa kabaligtaran, ay bumubuo ng mga gas ng iba't ibang mga sangkap sa kanilang dalisay na anyo.
Isang lokal na makina ng oras, hindi kukulangin: ibinabalik nito ang posisyon ng mga molekula ng mga sangkap sa kanilang orihinal na estado.

Ayon sa mga formula ng reaksyon, ang isang solusyon ng powdered caustic soda ay mas mapanganib sa panahon ng paglikha at electrolysis nito, ngunit mas epektibo sa ilang mga sitwasyon:
- para sa inert electrodes: NaOH + 2H 2 O = NaOH + 2H 2 + O 2 (ang solusyon ay pinagmumulan ng purong hydrogen at oxygen na walang mga impurities);
- mas matindi ang reaksyon sa mga organikong materyales, walang carbonic acid (isang mabilis at murang degreaser);
- kung kukuha ka ng bakal bilang isang anode, magsisimula itong matunaw sa anode at mababawasan sa katod, magpapalapot ng layer ng bakal sa katod sa kawalan ng carbonic acid. Ito ay isang paraan upang maibalik ang materyal na cathode o balutan ito ng isa pang metal kapag walang solusyon sa nais na metal sa kamay. Ang pag-alis ng kalawang, ayon sa mga eksperimento, ay mas mabilis din kung ang anode ay gawa sa bakal sa kaso ng soda ash;
- ngunit ang konsentrasyon ng NaOH sa hangin sa panahon ng pagsingaw ay magiging mas mataas (kailangan mo pa ring magpasya kung ano ang mas mapanganib: carbonic acid na may caustic soda o moisture na may caustic soda).

Kanina ay sinulat ko ang tungkol sa edukasyon na maraming oras ang nasasayang sa paaralan at unibersidad. Hindi binabago ng artikulong ito ang opinyong ito, dahil ang karaniwang tao ay hindi mangangailangan ng matan, organic chemistry o quantum physics sa buhay (sa trabaho lang, at noong kailangan ko ng matan makalipas ang 10 taon, natutunan ko itong muli, wala akong naalala sa lahat). Ngunit ang inorganikong kimika, electrical engineering, pisikal na batas, Ruso at banyagang wika - ito ang dapat maging priyoridad (dapat din nating ipakilala ang sikolohiya ng pakikipag-ugnayan ng kasarian at ang mga pundasyon ng siyentipikong ateismo). Ngayon, hindi ako nag-aral sa Faculty of Electronics; at pagkatapos bam, nangyari ito - at natutunan kong gumamit ng Visio, at natutunan ko ang MultiSim at ilan sa mga simbolo ng elemento, atbp. Kahit na ako ay nag-aral sa Faculty of Psychology, ang resulta ay magiging pareho: natigil sa buhay - bit sa ito - naisip ito. Ngunit kung sa paaralan ang diin sa mga natural na agham at wika ay pinalakas (at ipinaliwanag sa mga kabataan kung bakit ito pinalakas), magiging mas madali ang buhay. Parehong sa paaralan at sa institute sa kimika: pinag-uusapan nila ang tungkol sa electrolysis (teorya nang walang kasanayan), ngunit hindi tungkol sa toxicity ng mga singaw.

Panghuli, isang halimbawa ng paggawa ng mga purong gas (gamit ang mga inert electrodes): 2LiCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2LiOH. Iyon ay, una nating nilalason ang ating sarili ng purong kloro, at pagkatapos ay sumabog tayo ng hydrogen (muli sa isyu ng kaligtasan ng mga inilabas na sangkap). Kung mayroong isang solusyon ng CuSO 4, at ang katod ay bakal, ang metal ay aalis sa base at mag-iiwan ng oxygen na naglalaman ng acidic residue SO4 2-, hindi ito nakikilahok sa mga reaksyon. Kung ang acidic residue ay hindi naglalaman ng oxygen, ito ay mabulok sa simpleng mga sangkap (tulad ng makikita sa halimbawa ng C 1 - na inilabas bilang Cl 2).

(idinagdag noong 05/24/2016) Kung kailangan mong pakuluan ang NaOH na may kalawang para sa kanilang magkaparehong reaksyon - bakit hindi? Ang nitrogen sa hangin ay 80%. Ang kahusayan ng pag-alis ng kalawang ay tataas nang malaki, ngunit pagkatapos ang prosesong ito ay dapat gawin sa labas.

Tungkol sa hydrogenation ng metal (nadagdagang hina): Wala akong nakitang mga formula o sapat na opinyon sa paksang ito. Kung maaari, i-electrolyze ko ang metal sa loob ng ilang araw, pagdaragdag ng reagent, at pagkatapos ay kumatok gamit ang martilyo.

(idinagdag noong 05/27/2016) Maaaring alisin ang graphite mula sa isang ginamit na baterya ng asin. Kung ito ay matigas ang ulo na lumalaban sa disassembly, deform ito sa isang bisyo.

(idinagdag noong 06/10/2016) Hydrogenation ng metal: H ++ e - = H adc. H ads + H ads = H 2, kung saan ang ADS ay adsorption. Kung ang isang metal ay may kakayahan, sa ilalim ng mga kinakailangang kondisyon, upang matunaw ang hydrogen sa sarili nito (iyan ang numero!), Pagkatapos ay natutunaw ito sa sarili nito. Ang mga kondisyon ng paglitaw para sa bakal ay hindi pa natuklasan, ngunit para sa bakal ay inilarawan sila sa aklat ni A.V. Schrader. "Ang impluwensya ng hydrogen sa mga kagamitan sa kemikal at petrolyo." Sa Figure 58 p. 108 mayroong isang graph ng tatak 12Х18Н10Т: sa isang presyon na maihahambing sa presyon ng atmospera at isang temperatura ng 300-900 degrees: 30-68 cm 3 /kg. Ipinapakita ng Figure 59 ang mga dependencies para sa iba pang mga grado ng bakal. Ang pangkalahatang formula para sa hydrogenation ng bakal: K s = K 0 e -∆H/2RT, kung saan ang K 0 ay ang pre-exponential factor 1011 l/mol s, ∆H ay ang init ng pagkalusaw ng bakal ~1793K), R ay ang unibersal na gas constant 8.3144598 J/(mol ·K), T - katamtamang temperatura. Bilang resulta, sa temperatura ng silid na 300 K mayroon tayong K s = 843 L/mol. Ang numero ay hindi tama, kailangan mong i-double-check ang mga parameter.

(idinagdag noong 06/12/2016) Kung ang caustic soda ay hindi nakikipag-ugnayan sa mga metal na walang mataas na temperatura, ito ay isang ligtas (para sa metal) degreaser para sa mga pallet, kaldero at iba pang mga bagay (bakal, tanso, hindi kinakalawang na asero - ngunit hindi aluminyo, Teflon, titanium, sink).

Sa inspirasyon - mga paglilinaw. Ang pre-exponential factor K 0 ay nasa hanay na 2.75-1011 l/mol s; ito ay hindi isang pare-parehong halaga. Ang pagkalkula nito para sa hindi kinakalawang na asero: 10 13 · C m 2/3, kung saan ang C m ay ang atomic density ng bakal. Atomic density ng hindi kinakalawang na asero 8 · 10 22 at/cm 3 - K 0 = 37132710668902231139280610806.786 at/cm 3 = - at pagkatapos ay natigil ang lahat.

Kung titingnan mong mabuti ang mga graph ni Schrader, maaari kang gumawa ng tinatayang konklusyon tungkol sa hydrogenation ng bakal sa HC (ang pagbaba ng temperatura ng 2 beses ay nagpapabagal sa proseso ng 1.5 beses): humigit-kumulang 5.93 cm 3 /kg sa 18.75 degrees Celsius - ngunit ang oras ng pagtagos sa metal ng naturang dami ay hindi ipinahiwatig. Sa aklat ni Sukhotin A.M., Zotikov V.S. "Ang paglaban sa kemikal ng mga materyales. Handbook" sa pahina 95 sa talahanayan 8 ay nagpapahiwatig ng epekto ng hydrogen sa pangmatagalang lakas ng mga bakal. Ginagawa nitong posible na maunawaan na ang hydrogenation ng mga bakal na may hydrogen sa ilalim ng presyon ng 150-460 na mga atmospheres ay nagbabago sa pangmatagalang limitasyon ng lakas ng maximum na 1.5 beses sa isang panahon ng 1000-10000 na oras. Samakatuwid, hindi dapat isaalang-alang ng isa ang hydrogenation ng mga bakal sa panahon ng electrolysis sa HC bilang isang mapanirang kadahilanan.

(idinagdag noong 06/17/2016) Isang mahusay na paraan upang i-disassemble ang baterya: huwag patagin ang case, ngunit buksan ito tulad ng isang tulip bud. Mula sa positibong input, yumuko ang mga bahagi ng piraso ng silindro sa bawat piraso - ang positibong input ay aalisin, ang graphite rod ay nakalantad - at maayos na tinanggal gamit ang mga pliers.

(idinagdag noong 06/22/2016) Ang pinakamadaling i-disassemble na mga baterya ay ang mga Ashanov na baterya. At pagkatapos ay sa ilang mga modelo mayroong 8 bilog ng plastik upang ayusin ang graphite rod - nagiging mahirap na bunutin ito at nagsisimulang gumuho.

(idinagdag noong 07/05/2016) Sorpresa: ang graphite rod ay mas mabilis na masira kaysa sa metal anode: literal sa loob ng ilang oras. Ang paggamit ng hindi kinakalawang na asero bilang isang anode ay ang pinakamainam na solusyon kung nakalimutan mo ang tungkol sa toxicity. Ang konklusyon mula sa buong kuwentong ito ay simple: ang electrolysis ay dapat isagawa lamang sa open air. Kung may bukas na balkonahe sa papel na ito, huwag buksan ang mga bintana, ngunit ipasa ang mga wire sa seal ng pinto ng goma (pindutin lamang ang mga wire sa pinto). Isinasaalang-alang ang kasalukuyang sa panahon ng electrolysis hanggang sa 8A (opinyon sa Internet) at hanggang sa 1.5A (aking karanasan), pati na rin ang maximum na boltahe ng PSU PC 24V, ang wire ay dapat na na-rate sa 24V/11A - ito ay anumang insulated wire na may cross-section na 0.5mm 2.

Ngayon tungkol sa iron oxide sa isang naprosesong bahagi. May mga bahagi na mahirap abutin upang punasan ang mga itim na deposito (o isang bagay na nasa ilalim ng pagpapanumbalik, kapag hindi mo maaaring kuskusin ang ibabaw gamit ang isang brush na bakal). Habang sinusuri ang mga proseso ng kemikal, nakatagpo ako ng isang paraan para sa pag-alis nito gamit ang citric acid at sinubukan ito. Sa katunayan, gumagana rin ito sa FeO - ang plaka ay nawala/nasira sa loob ng 4 na oras sa temperatura ng silid, at ang solusyon ay naging berde. Ngunit ang pamamaraang ito ay itinuturing na hindi gaanong banayad, dahil kinakain ng acid at metal (hindi maaaring overexposed, patuloy na pagsubaybay). Dagdag pa, ang isang pangwakas na banlawan na may solusyon sa soda ay kinakailangan: kung hindi, ang natitirang acid ay kakainin ang metal sa hangin, at makakakuha ka ng hindi kanais-nais na patong (isang awl para sa sabon). At kailangan mong mag-ingat: kung kasing dami ng 6CO na inilabas kasama ang Fe 2 O 3, kung gayon kung ano ang inilabas kasama ng FeO ay mahirap hulaan (isang organikong acid). Ipinapalagay na ang FeO + C 6 H 8 O 7 = H 2 O + FeC 6 H 6 O 7 (pagbuo ng iron citrate) - ngunit naglalabas din ako ng gas (3Fe + 2C 6 H 8 O 7 → Fe 3 (C 6). H 5 O 7) 2 + 3H 2). Isinulat din nila na ang citric acid ay nabubulok sa liwanag at temperatura - hindi ako makahanap ng tamang reaksyon.

(idinagdag noong 07/06/2016) Sinubukan ko ang citric acid sa isang makapal na layer ng kalawang sa mga kuko - natunaw ito sa loob ng 29 na oras. Tulad ng inaasahan ko: ang citric acid ay partikular na angkop para sa post-purification ng metal. Upang linisin ang makapal na kalawang: gumamit ng mataas na konsentrasyon ng sitriko acid, mataas na temperatura (hanggang sa kumukulo), madalas na pagpapakilos - upang mapabilis ang proseso, na hindi maginhawa.

Sa pagsasagawa, ang solusyon sa soda ash pagkatapos ng electrolysis ay mahirap na muling buuin. Hindi malinaw: magdagdag ng tubig o magdagdag ng soda. Ang pagdaragdag ng table salt bilang isang katalista ay ganap na pumatay sa solusyon + ang graphite anode ay gumuho sa loob lamang ng isang oras.

Kabuuan: ang magaspang na kalawang ay tinanggal sa pamamagitan ng electrolysis, ang FeO ay nakaukit ng sitriko acid, ang bahagi ay hugasan ng isang solusyon sa soda - at halos purong bakal ay nakuha. Gas kapag tumutugon sa citric acid - CO 2 (decarboxylation ng citric acid), isang darkish coating sa iron - iron citrate (madali itong linisin, hindi gumaganap ng anumang mga proteksiyon na function, natutunaw sa maligamgam na tubig).

Sa teorya, ang mga paraan ng pag-alis ng mga oksido ay mainam para sa pagpapanumbalik ng mga barya. Maliban kung kailangan ng mas mahinang proporsyon ng mga reagents para sa mas mababang konsentrasyon ng solusyon at mas mababang mga alon.

(idinagdag noong 07/09/2016) Nagsagawa ng mga eksperimento gamit ang grapayt. Ito ay sa panahon ng electrolysis ng soda ash na ito ay nawasak nang napakabilis. Ang graphite ay carbon, kapag natunaw sa oras ng electrolysis, maaari itong tumugon sa bakal at namuo ang iron carbide Fe 3 C. Ang kondisyon ng 2000 degrees ay hindi natutugunan, ngunit ang electrolysis ay hindi NU.

(idinagdag noong 07/10/2016) Kapag ang electrolyzing soda ash gamit ang graphite rods, ang boltahe ay hindi dapat tumaas nang higit sa 12V. Maaaring kailanganin ang isang mas mababang halaga - bantayan ang oras ng pagkasira ng graphite sa iyong boltahe.

(idinagdag noong 07/17/2016) Nakatuklas ng paraan para sa lokal na pag-alis ng kalawang.

(idinagdag noong 07/25/2016) Sa halip na citric acid, maaari mong gamitin ang oxalic acid.

(idinagdag noong 07/29/2016) Ang mga bakal na grado A2, A4 at iba pa ay nakasulat sa mga letrang Ingles: na-import at mula sa salitang "austenitic".

(idinagdag noong 10/11/2016) Lumalabas na may 1 pang uri ng kalawang: iron metahydroxide FeO(OH). Nabuo kapag ang bakal ay nakabaon sa lupa; sa Caucasus ginamit nila ang pamamaraang ito ng kinakalawang na strip na bakal upang ibabad ito ng carbon. Pagkatapos ng 10-15 taon, ang nagresultang high-carbon steel ay naging saber.

Ang paggawa ng bakal (basahin ang cast iron at steel) sa pamamagitan ng electrolysis kaysa sa conventional smelting ay maaaring pumigil sa paglabas ng isang bilyong tonelada ng carbon dioxide sa atmospera bawat taon. Ganito ang sabi ni Donald Sadoway mula sa Massachusetts Institute of Technology (MIT), na bumuo at sumubok ng "berde" na paraan ng paggawa ng bakal sa pamamagitan ng electrolysis ng mga oxide nito.

Kung ang prosesong ipinakita sa laboratoryo ay pinalaki, maaari nitong alisin ang pangangailangan para sa maginoo na smelting, na naglalabas ng halos isang toneladang carbon dioxide sa atmospera para sa bawat toneladang bakal na ginawa.

Sa maginoo na teknolohiya, ang iron ore ay pinagsama sa coke. Ang coke ay tumutugon sa bakal, na gumagawa ng CO 2 at carbon monoxide, na nag-iiwan ng iron-carbon alloy na tinatawag na cast iron, na pagkatapos ay matunaw sa bakal.

Sa pamamaraan ni Sadoway, ang iron ore ay hinahalo sa isang solvent - silica at quicklime - sa temperatura na 1600 degrees Celsius - at isang electric current ang dumaan sa pinaghalong.

Ang mga negatibong sisingilin na mga ion ng oxygen ay lumilipat sa anode na may positibong sisingilin, mula sa kung saan lumalabas ang oxygen. Ang mga positibong sisingilin na iron ions ay lumilipat sa negatibong sisingilin na katod, kung saan ang mga ito ay nababawasan sa bakal, na kinokolekta sa base ng cell at ibinobomba palabas.

Ang isang katulad na proseso ay ginagamit sa paggawa ng aluminyo (at nangangailangan ng isang patas na dami ng kuryente), ang oksido nito ay napakatatag na hindi talaga mababawasan ng carbon sa isang blast furnace, na, halimbawa, ay gumagawa ng cast iron. At malinaw na ang industriya ng bakal ay hindi kailanman nagkaroon ng anumang dahilan upang lumipat sa electrolysis ng iron ore, dahil madali itong nabawasan ng carbon.

Ngunit kung ang mga pamahalaan sa buong mundo ay magsisimulang magpataw ng mas mataas na buwis sa mga greenhouse gas emissions—partikular ang carbon dioxide—kung gayon ang isang bagong paraan ng paggawa ng cast iron ay maaaring maging mas kaakit-akit. Totoo, mula sa mga pag-install ng laboratoryo ng ganitong uri hanggang sa mga pang-industriya na pag-install, bilang tantiya ng mga siyentipiko, aabutin ng 10-15 taon.

Sinabi ng may-akda ng papel na ang pinakamalaking balakid ay ang paghahanap ng praktikal na materyal para sa anode. Sa kanyang mga eksperimento, gumamit siya ng anode na gawa sa grapayt. Ngunit, sa kasamaang-palad, ang carbon ay tumutugon sa oxygen, na naglalabas ng mas maraming carbon dioxide sa hangin tulad ng sa panahon ng normal na pagtunaw ng bakal.

Ang ideal na platinum anodes, halimbawa, ay masyadong mahal para sa malakihang produksyon. Ngunit maaaring mayroong isang paraan - sa pagpili ng ilang lumalaban na mga haluang metal na bumubuo ng isang oxide film sa kanilang panlabas na ibabaw, ngunit nagsasagawa pa rin ng kuryente. Maaari ding gamitin ang conductive ceramics.

Ang isa pang problema ay ang bagong proseso ay gumagamit ng maraming kuryente - humigit-kumulang 2 libong kilowatt-hours bawat tonelada ng bakal na ginawa. Kaya, ang pang-ekonomiya at kahit na pangkapaligiran na kahulugan sa isang bagong paraan ng paggawa ng cast iron ay lilitaw lamang sa kondisyon na ang kuryenteng ito ay bubuo sa ilang mga environment friendly, at sa parehong oras mura, paraan, nang hindi naglalabas ng carbon dioxide. Ang may-akda ng pamamaraan mismo ay umamin nito.

Ang mga pang-industriya na grado ng teknikal na purong bakal (uri ng Armco), na nakuha sa pamamagitan ng paraan ng pyrometallurgical, ay may antas ng kadalisayan na 99.75-99.85%. Ang karagdagang pag-alis ng mga pangunahing di-metal na dumi (C, O, S, P, N) na nilalaman sa bakal na ito ay posible sa pamamagitan ng espesyal na pag-remelt sa isang mataas na vacuum o pagsusubo sa isang kapaligiran ng tuyong hydrogen. Gayunpaman, kahit na pagkatapos ng naturang paggamot, ang nilalaman ng karumihan ay umabot sa 2000-1500 ppm na bakal, na ang pangunahing mga impurities ay C, P, S, Mn at O.
Ang bakal ng isang mas mataas na antas ng kadalisayan ay nakuha sa pamamagitan ng mga electrolytic at kemikal na pamamaraan, ngunit nangangailangan din ito ng karagdagang kumplikadong paglilinis.
Sa pamamagitan ng mga electrolytic na pamamaraan, ang bakal ay nakukuha mula sa moderately concentrated o concentrated na solusyon ng ferrous chloride o sulfate, ayon sa pagkakabanggit, sa mababang kasalukuyang density at temperatura ng silid o mataas na densidad at temperatura ng pagkakasunud-sunod ng 100°.
Ayon sa isa sa mga pamamaraan, ang bakal ay na-precipitated mula sa isang solusyon ng sumusunod na komposisyon, g/l: 45-60 Fe2+ (sa anyo ng FeCl2), 5-10 BaCl2 at 15 NaHCOs. Armco iron o Ural roofing iron plates ay ginamit bilang anodes, at purong aluminyo bilang cathodes. Ang electrolysis ay isinagawa sa temperatura ng silid at isang kasalukuyang density ng 0.1 A / dm2. Ang isang precipitate na may isang magaspang-kristal na istraktura ay nakuha, na naglalaman ng tungkol sa 0.01% C, mga bakas ng posporus at walang asupre.
Ang kadalisayan ng electrolytic iron ay nakasalalay sa kadalisayan ng electrolyte at ang kadalisayan ng anode metal. Sa panahon ng pag-ulan, ang mga dumi na mas marangal kaysa sa bakal, tulad ng lata, sink, at tanso, ay maaaring alisin. Ang nikel, kobalt, at mangganeso ay hindi maaaring alisin. Ang kabuuang nilalaman ng mga impurities sa electrolytic iron ay humigit-kumulang kapareho ng sa komersyal na purong bakal. Karaniwan itong naglalaman ng isang malaking halaga ng oxygen (hanggang sa 0.1-0 2%), pati na rin ang asupre (0.015-0.05%), kung ang pag-ulan ay isinasagawa mula sa mga paliguan ng sulfate.
Ang pag-alis ng oxygen mula sa electrolytic iron ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga proseso ng pagbabawas: paggamot ng likido o solid na metal na may hydrogen o deoxidation ng matunaw sa isang vacuum na may carbon. Sa pamamagitan ng pagsusubo sa isang stream ng dry hydrogen sa 900-1400 ° posible na bawasan ang nilalaman ng oxygen sa 0.003%.
Upang makakuha ng mataas na kadalisayan na bakal sa isang semi-industrial na sukat, isang paraan ng pagbawas sa hydrogen sa isang planta ng pagtunaw ng vacuum ay ginagamit. Ang electrolytic iron ay unang na-desulfurize sa pamamagitan ng manganese doping sa isang lime-fluorspar crucible sa ilalim ng carbon monoxide atmosphere (nababawasan ang sulfur content mula 0.01 hanggang 0.004%), pagkatapos ay binabawasan ang pagkatunaw ng hydrogen sa pamamagitan ng pag-ihip o paglilinis sa isang alumina crucible. Kasabay nito, posible na bawasan ang nilalaman ng oxygen sa 0.004-0.001%. Ang desulfurization ng metal ay maaari ding isagawa sa mataas na vacuum gamit ang mga additives sa pagtunaw ng mga metal (lata, antimony, bismuth) na bumubuo ng volatile sulfides. Sa pamamagitan ng pag-deoxidize ng natutunaw na may carbon sa mga high-vacuum furnace, posibleng makakuha ng iron na may oxygen at carbon content na hanggang 0.002% bawat isa.
Ang paggawa ng bakal na may mas mababang nilalaman ng oxygen sa pamamagitan ng deoxidation sa isang mataas na vacuum ay kumplikado sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng metal sa materyal na crucible, na sinamahan ng paglipat ng oxygen sa metal. Ang pinakamahusay na mga materyales sa crucible na nagsisiguro ng minimal na paglipat ng oxygen ay ZrO2 at ThO2.
Nakukuha rin ang high-purity iron sa pamamagitan ng carbonyl method mula sa pentacarbonyl Fe(CO)5 sa pamamagitan ng pagbubulok nito sa 200-300°. Ang carbonyl iron ay hindi naglalaman ng mga impurities na kadalasang kasama ng iron - sulfur, phosphorus, copper, manganese, nickel, cobalt, chromium, molibdenum, zinc, silicon. Ang mga partikular na dumi sa loob nito ay carbon at oxygen. Ang pagkakaroon ng oxygen ay dahil sa pangalawang reaksyon sa pagitan ng nagresultang carbon dioxide at bakal. Ang nilalaman ng carbon ay umabot sa 1%; maaari itong bawasan sa 0.03% sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng ammonia sa iron carbonyl vapor o paggamot sa iron powder sa hydrogen. Ang pag-alis ng carbon at oxygen ay nakakamit sa pamamagitan ng parehong mga pamamaraan ng vacuum smelting na ginagamit para sa electrolytic iron.
Ang purong bakal ay maaaring makuha sa kemikal, ngunit ang pamamaraang ito ay napaka-kumplikado at ginagawang posible na makuha ang metal sa maliit na dami. Sa mga kemikal na pamamaraan para sa pagdalisay ng mga iron salt mula sa mga impurities Co, Ni, Cu, Cr, Mn, recrystallization, precipitation reactions, o pagkuha ng mga impurities sa pamamagitan ng precipitation ay ginagamit.
Ang isa sa mga kemikal na pamamaraan na ginagawang posible upang makakuha ng bakal na may napakataas na antas ng kadalisayan (mas mababa sa 30-60 bahagi bawat milyon ng mga impurities) ay kinabibilangan ng mga sumusunod na sunud-sunod na yugto:
1) pagkuha ng FeCl3 complex na may eter mula sa isang 6-N HCl solution na may pagbabagong-buhay ng aqueous solution at kasunod na pagkuha ng eter;
2) pagbabawas ng FeCls sa FeCl2 na may mataas na kadalisayan na bakal;
3) karagdagang paglilinis ng FeCl2 mula sa tanso sa pamamagitan ng paggamot sa isang sulfur reagent at pagkatapos ay sa eter;
4) electrolytic deposition ng metal mula sa FeCl2 solution;
5) pagsusubo ng mga butil ng metal sa hydrogen (upang alisin ang oxygen at carbon);
6) paggawa ng compact iron gamit ang powder metalurgy (pagpindot sa mga rod at sintering sa hydrogen)
Ang huling yugto ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng crucibleless zone melting, na nag-aalis ng kawalan ng vacuum processing - ang paglipat ng oxygen mula sa crucible sa metal.

14.06.2019

Bending machine para sa reinforcement mula sa Avangard. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo, mga tampok ng disenyo at pangkalahatang-ideya ng data ng mga device, unit, apparatus at iba pang kagamitan para sa baluktot...

14.06.2019

Kapag pinapalitan ang isang lababo sa isang espasyo sa kusina, sa panahon ng pag-install ng isang gripo, bathtub, mga bintana at mga pinto, ang paggamit ng mga sealant ay ibinigay. Ito ay mga espesyal na pinagsama-samang sangkap...

13.06.2019

Ang pangunahing layunin ng spray booth ay mataas ang kalidad at pare-parehong pagpipinta ng sasakyan. Siyempre, ang gayong pamamaraan ay hindi matatawag...

13.06.2019

Ang negosyong pagmimina at metalurhiko ng Almalyk ay nagsimulang ipatupad ang ikalawang yugto ng programa na naglalayong magtayo ng riles...

13.06.2019

Ang pag-on ay isa sa mga uri ng pagproseso ng produkto, kung saan ang isang karaniwang blangko ng metal ay binago sa kinakailangang elemento ng istruktura. Para sa execution...

13.06.2019

Sa paglipas ng mga taon, nagkaroon ng kapansin-pansing kalakaran sa mundong ito patungo sa pagtaas ng produksyon ng mga istrukturang metal. Ang makabuluhang pangangailangan para sa mga naturang istruktura ay nauugnay sa kanilang mga benepisyo sa...

12.06.2019

Ang Brazilian corporation na si Vale ay gumawa ng pahayag na plano nitong maglaan ng isang bilyon siyam na raang milyong US dollars para tanggalin at dagdagan...

12.06.2019

Ang terrace, o gaya ng tawag ng mga tao, ang veranda, ay ang pinakamahalagang katangian ng anumang bahay sa bansa ngayon. Iilan lang ang makikipagtalo sa katotohanang siya ay may mahusay na...

12.06.2019

Sa ngayon, ang mga produktong hindi kinakalawang na asero ay handang mag-alok sa mga mamimili ng malaking bilang ng mga produkto tulad ng mga hindi kinakalawang na kabit, anggulo, hexagon,...

Kapag ang electric current ay dumaan sa mga metal (konduktor ng unang uri), hindi nangyayari ang mga kemikal na reaksyon, at ang mga metal ay nananatiling hindi nagbabago. Kung ang isang electric current ay dumaan sa isang natutunaw o solusyon ng isang electrolyte (konduktor ng ika-2 uri), ang iba't ibang mga reaksiyong kemikal (electrolysis) ay nangyayari sa hangganan sa pagitan ng electrolyte at ng metal na konduktor (electrode) at ang mga bagong compound ay nabuo.

Ang electrolysis ay isang hanay ng mga proseso na nangyayari kapag ang isang electric current ay dumadaan sa isang electrochemical system na binubuo ng dalawang electrodes at isang melt o electrolyte solution.

Sa panahon ng electrolysis, ang mga cation ay lumipat sa negatibong elektrod (cathode) at ang mga anion ay lumipat sa positibong elektrod (anode). Sa kasong ito, gayunpaman, ang mga cation at anion ng electrolyte ay hindi palaging pinalalabas, tumatanggap o nag-donate ng mga electron. Ang mga reaksyon ng electrolysis ay kadalasang nagsasangkot ng isang solvent-electrolyte, tulad ng tubig.

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga reaksyon sa isang galvanic cell at isang electrolyzer ay namamalagi lamang sa kanilang direksyon at spontaneity. Sa isang closed circuit ng isang galvanic cell, ang electrochemical reaction ay nangyayari nang kusang, ngunit sa isang electrolyzer ito ay nangyayari lamang sa ilalim ng impluwensya ng electric current mula sa isang panlabas na pinagmulan.

Dapat mong bigyang pansin ang pangalan ng mga electrodes: sa isang galvanic cell, ang negatibong elektrod ay ang anode, at ang positibong elektrod ay ang katod; sa isang electrolyzer, sa kabaligtaran, ang negatibong elektrod ay ang katod, at ang positibong elektrod ay ang anode.

Dapat alalahanin na ang mga terminong "negatibo" at "positibo" ay palaging tumutukoy sa mga pole ng kasalukuyang pinagmulan, na kung paano sila tumutukoy sa mga electrolyzer electrodes. Ang pagkakapareho ng mga prosesong ito ay pareho sa galvanic cell at sa electrolyzer, ang labis na mga electron ay nalilikha sa negatibong elektrod, at isang kakulangan ng mga electron sa positibong elektrod. Sa cathode, ang mga ion o molekula ay nababawasan sa ilalim ng pagkilos ng mga electron; sa anode, ang mga particle ay na-oxidized, na nagbibigay ng kanilang mga electron sa elektrod.

Sa mga electrolyzer cation (M n+) lumipat sa cathode (–), at mga anion (A n–) - sa anode (+).

Boltahe ng agnas Ang electrolyte sa panahon ng electrolysis ay tinatawag na pinakamababang boltahe (external emf) na dapat ilapat sa mga electrodes. Halimbawa, para sa isang solusyon ng zinc chloride sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon:

Zn 2+ + 2 ē = Zn φ° = – 0.76 V,

Cl2+2 ē = 2Cl – φ° = + 1.36 V,

at ang boltahe ng agnas ay katumbas (sa ganap na halaga) sa kabuuan ng mga karaniwang potensyal ng elektrod ng parehong mga electrodes: 0.76 + 1.36 = 2.12 V, i.e. ang boltahe ng decomposition ay hindi maaaring mas mababa kaysa sa emf ng kaukulang galvanic cell.

Boltahe ng agnas ay binubuo ng mga potensyal ng dalawang electrodes - ang mga potensyal na naglalabas ng ion.

Potensyal ng vacuum cation ay tinatawag minsan potensyal ng deposition metal Ito ang pinakamababang potensyal na dapat ilapat sa elektrod upang mawala ang singil ng kation at maganap ang pagtitiwalag ng metal. Para sa ilang ions (Cu 2+, Ag +, Cd 2+) ang deposition potential ay malapit sa electrode potential, habang para sa iba pang ions (Fe 2+, Co 2+, Ni 2+) ang deposition potential ay higit na lumampas sa electrode potentials. ng mga metal - para sa electrolysis kinakailangan ang ilang overvoltage.

Makilala electrolysis ng mga solusyon At electrolysis ng mga natutunaw. Ang electrolysis ng mga solusyon ay nahahati sa electrolysis na may inert electrodes At electrolysis na may natutunaw na anode. Ang mga electrodes na metal (Pt, Au) at non-metallic (graphite) ay maaaring hindi gumagalaw. Ang mga anod na gawa sa Cr, Ni, Cd, Zn, Ag, Cu, atbp. ay ginagamit bilang mga natutunaw na anod.

Ang ilang mga metal ay halos hindi matutunaw dahil sa mataas na anodic polarization, halimbawa Ni at Fe sa isang alkaline na solusyon, Pb sa H 2 SO 4.

Electrolysis ng mga solusyon na may inert electrodes. Sa panahon ng electrolysis ng mga may tubig na solusyon ng mga electrolyte, ang hydrogen, sa halip na metal, ay madalas na inilabas sa katod sa halip na metal. Sa acidic na kapaligiran, ang hydrogen ay nabuo sa pamamagitan ng reaksyon:

2H + + 2 ē = H2.

Sa neutral at alkaline na kapaligiran, ang hydrogen ay nabuo sa pamamagitan ng isang reaksyon na kinasasangkutan ng mga molekula ng tubig:

2H2O+2 ē = H 2 + OH – .

Ang mga cation tulad ng Na + o K + ay hindi na-discharge sa isang may tubig na solusyon, ngunit ang hydrogen ay inilabas.

Maaaring pangkatin ang mga cation ayon sa kanilang kakayahang mag-discharge, mula sa hindi na-discharge hanggang sa madaling ma-discharge. Kasabay nito, nagbabago rin ang mga produktong electrolysis. Para sa ilang mga kasyon, ang sabay-sabay na pagbuo ng metal at hydrogen ay posible.

Nasa ibaba ang mga kasyon sa pagkakasunud-sunod ng pagpapababa ng kahirapan ng kanilang paglabas at ang mga produkto ng electrolysis:

Cations Mga produkto ng electrolysis

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

Ang iba't ibang posisyon ng hydrogen sa seryeng ito ay ipinaliwanag ng mga sumusunod na dahilan. Ang posisyon ng hydrogen sa pagitan ng tingga at tanso ay tumutugma sa mga numerical na halaga ng mga karaniwang potensyal ng elektrod sa SA M n+ = SA H + = 1 mol/l, ibig sabihin. sa pH=0. Ang posisyon ng hydrogen sa pagitan ng iron at cobalt ay tumutugma sa electrode potential ng hydrogen sa tubig sa pH = 7 (φº H 2 / H + = –0.414 V). Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang lahat ng mga metal ay maaaring ma-precipitated mula sa mga solusyon, ang halaga ng φ ° na mas malaki kaysa sa –0.414 V. Gayunpaman, sa pagsasagawa, bilang karagdagan sa kobalt, nikel, lata at tingga, posible ring mag-precipitate ng zinc, chromium at iron mula sa mga may tubig na solusyon. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang release ng hydrogen gas sa katod ay hampered sa pamamagitan ng hydrogen overvoltage.

Kaya, sa serye ng mga cation mula sa Li + hanggang A1 3+ walang nabuong metal, at sa panahon ng electrolysis ang hydrogen ay inilabas dahil sa pagbawas ng tubig. Sa serye ng mga cation mula sa Mn 2+ hanggang Pb 2+ Sa panahon ng electrolysis, ang metal at hydrogen ay nabuo nang sabay-sabay, at, sa wakas, sa serye Cu 2+ - Au 3+ metal lamang ang nabuo.

Dahil dito, ang higit pa sa kaliwa (mas malapit sa simula) ang isang metal ay nasa serye ng mga karaniwang potensyal ng elektrod (serye ng boltahe), mas mahirap na ihiwalay ang metal na ito sa pamamagitan ng electrolysis ng isang may tubig na solusyon.

Kung ang isang unti-unting pagtaas ng boltahe ay inilapat sa isang solusyon na naglalaman ng ilang mga cation, ang electrolysis ay magsisimula kapag ang deposition potential ng cation na may pinakamataas na electrode potential (most positive) ay naabot. Sa panahon ng electrolysis ng isang solusyon na naglalaman ng mga zinc ions (φ °= –0.76 V) at tanso (φ ° = +0.34 V), ang tanso ay unang inilabas sa katod, at pagkatapos lamang ma-discharge ang halos lahat ng Cu 2+ ions ay nagsisimulang ilabas ang zinc. kaya, kung ang solusyon ay sabay-sabay na naglalaman ng iba't ibang mga kasyon, pagkatapos ay sa panahon ng electrolysis maaari silang ihiwalay nang sunud-sunod alinsunod sa mga halaga ng kanilang mga potensyal na elektrod.. Ipinapalagay na ang overvoltage ng paglabas ng metal para sa kanila ay humigit-kumulang pareho (at maliit).

Tungkol sa mga potensyal na naglalabas ng anion, kung gayon ang larawan dito ay mas kumplikado dahil sa kakayahan ng tubig na lumahok sa proseso ng electrolysis. Sa pangkalahatan, masasabi natin na ang mga anion na may pinakamababang potensyal (hindi bababa sa positibo) ay unang pinalabas sa anode. Kung ang solusyon ay naglalaman ng mga ion Cl - (φº = 1.36 V), Br - (φ° = 1.09 V) at I - (φº = 0.54 V), pagkatapos ay mabubuo muna ang iodine, pagkatapos ay bromine at, sa wakas, kloro. Ang mga fluoride ions sa isang may tubig na solusyon ay hindi maaaring ilabas sa lahat (φ ° = 2.87 V).

Karamihan sa mga anion na naglalaman ng oxygen (maliban sa acetate ion) ay hindi ibinubuhos sa isang may tubig na solusyon; sa halip, ang tubig ay nabubulok sa acidic at neutral na mga solusyon:

2H 2 O – 4 ē = O 2 + 4H + ,

at sa mga alkalina na solusyon - paglabas ng mga hydroxide ions:

2OH – – 2 ē = 1/2 O 2 + H 2 O.

Ang mga anion, ayon sa kanilang kakayahang ma-discharge sa panahon ng electrolysis ng mga may tubig na solusyon, ay matatagpuan sa sumusunod na hanay mula sa mga anion ng mga acid na naglalaman ng oxygen tulad ng SO 4 2–, NO 3 – na hindi dini-discharge sa isang may tubig na solusyon sa mga ay madaling ma-discharge:

Anions Mga produkto ng electrolysis

SO 4 2–, NO 3 – atbp., OH – O 2

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

S 2– S, SO 2 (+ O 2)

Kaya, maaari nating bumalangkas ang sumusunod na pangunahing mga panuntunan para sa electrolysis ng mga may tubig na solusyon ng mga electrolyte na may mga hindi matutunaw na electrodes:

1. Sa mga anion ng electrolytes, ang mga anion ng oxygen-free acids (Cl–, Br–, S2–, atbp.) ay unang pinalabas sa anode.

2. Ang mga anion ng mga acid na naglalaman ng oxygen (SO 4 2–, NO 3 –, CO 3 2–, atbp.) ay hindi pinalalabas sa presensya ng tubig; sa halip, ang tubig ay na-oxidized ayon sa reaksyon:

2H 2 O – 4 ē = O 2 + 4H + .

3. Ang mga aktibong metal na matatagpuan sa hanay ng boltahe hanggang sa Al (kasama) ay hindi nababawasan sa cathode; ang tubig ay binabawasan sa halip:

2H2O+2 ē = H 2 + 2OH – .

4. Ang mga metal na matatagpuan sa serye ng boltahe pagkatapos ng aluminyo, ngunit bago ang hydrogen, ay nababawasan sa katod kasama ng mga molekula ng tubig:

K: 1) Zn 2+ + 2 ē = Zn

2) 2H 2 O + 2 ē = H 2 + 2OH – .

5. Ang mga metal na may positibong electrode potential ay binabawasan muna sa cathode:

Cu 2+ + 2 ē = Cu

Halimbawa, sa panahon ng electrolysis ng sulfuric acid (graphite electrodes), ang mga sumusunod na proseso ay nangyayari:

sa katod 2H + + 2 ē = H 2,

sa anod 2H 2 O – 4 ē = O 2 + H + .

Summary equation:

2H 2 O = 2H 2 + O 2,

mga. Sa panahon ng electrolysis ng isang sulfuric acid solution, ang hydrogen at oxygen ay inilabas dahil sa pagkabulok ng mga molekula ng tubig. Mga produktong electrolysis: hydrogen at oxygen.

Electrolysis ng copper sulfate solution:

sa katod Sa 2 + + 2 ē = Cu,

sa anod 2H 2 O – 4 ē = O 2 + 4H +

Summary equation:

2Cu 2+ + 2H 2 O = 2Cu + O 2 + 4H +

2CuSO 4 + 2H 2 O = 2Сu + O 2 + 2H 2 SO 4.

Mga produkto ng electrolysis: tanso, oxygen, sulfuric acid.

Ang posibilidad ng paglabas ng anion ay depende sa konsentrasyon nito. Kaya, ang mga produktong electrolysis ng puro at dilute na mga solusyon sa NaCl ay chlorine at oxygen, ayon sa pagkakabanggit.

Ang electrolysis ng isang dilute solution ng sodium chloride ay nangyayari nang walang discharge ng Cl - ions (at, nang naaayon, Na + ions), i.e. nangyayari ang pagkabulok ng tubig. Habang tumataas ang konsentrasyon ng asin sa anode, kasama ang oxygen, nagsisimula ang pagpapalabas ng chlorine, at ang chlorine (na may admixture ng oxygen) ay nabuo sa mga puro solusyon:

sa katod 2H2O+2 ē = H 2 + 2OH –

sa anod 2Сl – ​​​​2 ē = Cl2 .

Summary equation:

2Cl – + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2OH –

2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH.

Mga produktong electrolysis: hydrogen, chlorine at sodium hydroxide.

Sa kaso ng pagpapalabas ng murang luntian sa panahon ng electrolysis ng mga solusyon sa klorido, ang pangunahing proseso ng pagbuo ng kloro ay pinatong sa mga reaksyon ng pakikipag-ugnayan ng klorin sa tubig (hydrolysis) at kasunod na mga pagbabagong-anyo ng mga nagresultang sangkap. Ang hydrolysis ng chlorine ay nangyayari sa pagbuo ng mahinang hypochlorous acid at chloride ions (hydrochloric acid):

Cl 2 + H 2 O = H + + Cl – + HC1O.

Ang hypochlorous acid na may alkali na nabuo sa panahon ng electrolysis (mas tiyak, Na + +OH –) ay nagbibigay ng sodium hypochlorite NaClO bilang isang produkto. Sa isang alkaline na kapaligiran, ang pangkalahatang equation ng reaksyon ay may anyo:

Cl 2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O.

Sa mataas na temperatura (tubig na kumukulo), ang chlorine hydrolysis ay nangyayari sa pagbuo ng chlorate ion. Mga posibleng equation ng reaksyon:

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

3HClO = СlO 3 – + 2Сl – ​​​​+ 3Н +,

3СlО – = СlO 3 – + 2Сl – ​​​​.

Sa isang alkaline na kapaligiran, ang pangkalahatang equation ay may anyo

3Cl 2 + 6NaOH = NaClO 3 + 5NaCl + 3H 2 O.

Electrolysis na may diaphragm. Sa panahon ng electrolysis ng isang dilute solution ng sodium chloride, ang Na + ions ay lumipat sa katod, ngunit ang hydrogen ay inilabas:

2H 2 O+2 ē = H 2 + OH –

at ang solusyon ng sodium hydroxide ay puro.

Ang mga chloride ions ay lumipat sa anode, ngunit dahil sa kanilang mababang konsentrasyon, ang oxygen, sa halip na chlorine, ay pangunahing nabuo:

2H 2 O – 4 ē = O 2 + 4H +

at ang solusyon ng hydrochloric acid ay puro.

Kung ang electrolysis ay isinasagawa sa isang beaker o iba pang katulad na sisidlan, ang mga solusyon sa alkali at acid ay pinaghalo at ang electrolysis ay nabawasan sa pagbuo ng hydrogen at oxygen dahil sa pagkabulok ng tubig. Kung ang mga puwang ng anode at cathode ay pinaghihiwalay ng isang partition (diaphragm) na nagpapahintulot sa mga kasalukuyang nagdadala ng mga ion na dumaan ngunit pinipigilan ang paghahalo ng mga solusyon na malapit sa electrode, kung gayon ang mga solusyon sa acid at alkali ay maaaring makuha bilang mga produktong electrolysis.

Sa panahon ng electrolysis ng sodium chloride solution, ang mga hydroxide ions ay nabuo sa cathode sa pamamagitan ng reaksyon:

2H2O+2 ē = H 2 + 2OH –

agad na magsimulang lumahok sa paglipat ng kuryente at, kasama ng mga C1 ions, lumipat sa anode, kung saan ang parehong mga ions ay pinalabas at isang halo ng oxygen at kloro ay nabuo. Samakatuwid, ang chlorine yield ay bumababa. Kung ang anode ay gawa sa karbon (grapayt), kung gayon ito ay na-oxidized ng oxygen at nabuo ang mga carbon oxide na CO at CO 2, na nagpaparumi sa murang luntian. Susunod, ang chlorine na nabuo sa anode ay nakikipag-ugnayan sa mga hydroxide ions:

C1 2 + OH – = H + + Cl – + OCl – .

Ang pagbuo ng mga hypochlorite ions ay isa ring hindi kanais-nais na proseso (kung ang pagkuha ng sodium hypochlorite solution ay hindi ang layunin). Ang lahat ng hindi kanais-nais na kahihinatnan ay maiiwasan kung gagamit ka ng diaphragm na naghihiwalay sa mga puwang ng cathode at anode at nagpapanatili ng mga OH - ions, ngunit pinapayagan ang mga Cl - ions na dumaan. Sa wakas, pinipigilan ng diaphragm ang pagsasabog ng mga gas at nagbibigay-daan para sa mas dalisay na hydrogen na magawa.

Kung ang solusyon ay naglalaman ng ilang mga anion, mas mahirap hulaan ang pagkakasunud-sunod ng kanilang discharge sa anode kaysa sa mga cation, ngunit, sa pangkalahatan, ang panuntunan ay ang anion ay nailalarawan sa pinakamababang potensyal na halaga (o ang pinakamataas na negatibong halaga ng elektrod. potensyal ng reaksyon na nagaganap sa anode) ay unang pinalabas. anode).

Electrolysis ng mga solusyon na may natutunaw na anode. Ang electrolysis na may natutunaw na anode ay posible kapag ang metal ay nagbibigay ng mga electron nang mas madali kaysa sa Cl–, OH– ions o mga molekula ng tubig. Halimbawa, sa isang tansong anode sa isang solusyon ng tansong klorido o sulpate, ang kloro o oxygen ay hindi inilabas, ngunit ang mga Cu 2+ ions ay pumasa sa solusyon. Kasabay nito, ang parehong mga ions ay pinalabas sa katod at ang metal na tanso ay idineposito. Kaya, ang electrolysis na may isang natutunaw na anode ay nabawasan sa paglipat ng tanso mula sa anode patungo sa katod.

Ang reaksyon sa anode sa karamihan ng mga kaso ay kumplikado sa pamamagitan ng maraming panig at madalas na hindi kanais-nais na mga proseso. Halimbawa, ang mga resultang ion ay maaaring bumuo ng mga oxide, hydroxides at ang kanilang mga pelikula:

M 2+ + 2OH – = MO + H 2 O.

Ang oxygen ay maaari ding ilabas sa anode:

2H 2 O – 4 ē = O 2 + 4H + ,

na maaaring lumahok sa isang malawak na iba't ibang mga reaksyon sa electrolytic system.

Kapag ang mga produktong may gas, lalo na ang oxygen, ay nabuo, sa karamihan ng mga kaso ang mga potensyal ng agnas ay hindi tumutugma sa mga potensyal ng elektrod dahil sa mataas na mga halaga ng overvoltage. . Ang overvoltage ay ang pagkakaiba sa pagitan ng aktwal na boltahe ng decomposition at ang EMF ng kaukulang reaksyon na theoretically kinakalkula mula sa mga potensyal na elektrod.. Ang likas na katangian ng inilabas na substansiya (para sa chlorine, bromine at yodo, ang overvoltage ay napakaliit) at ang materyal ng elektrod ay may partikular na malakas na impluwensya sa magnitude ng overvoltage. Nasa ibaba ang data sa overvoltage sa panahon ng ebolusyon ng hydrogen at oxygen sa iba't ibang cathodes at anodes.

Electrode Overvoltage, V

Hydrogen Oxygen

Naitim ang Pt 0.00 0.2–0.3

Pt makintab 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

Ang overvoltage ay nakasalalay din sa hugis ng mga electrodes, ang estado ng kanilang ibabaw, kasalukuyang density, temperatura ng solusyon, intensity ng pagpapakilos ng solusyon at iba pang mga kadahilanan.

Ang overvoltage ng hydrogen sa iron ay ~ 0.1 V, at ang oxygen sa parehong materyal ay ~ 0.3 V. Samakatuwid, ang overvoltage sa panahon ng electrolysis sa mga bakal na electrodes ay magiging 0.1 + 0.3 = 0.4 V. Ang kabuuan ng halagang ito at theoretically kalkulado ay magiging ang pinakamababang halaga ng boltahe ng paglabas ng kaukulang electrolyte.

Ang saloobin patungo sa overvoltage ay ambivalent. Sa isang banda, ang overvoltage ay humahantong sa pagtaas ng pagkonsumo ng enerhiya; sa kabilang banda, salamat sa sobrang boltahe, posible na mag-precipitate mula sa may tubig na mga solusyon ng maraming mga metal na, ayon sa mga halaga ng kanilang karaniwang mga potensyal na elektrod, ay hindi dapat ma-precipitated. Ito ay Fe, Pb, Sn, Ni, Co, Zn , Cr. Ito ay salamat sa overvoltage, pati na rin ang impluwensya ng konsentrasyon ng solusyon sa potensyal ng elektrod, na ang electrolytic chromium at nickel plating ng mga produktong bakal ay posible, at kahit na ang sodium ay maaaring makuha mula sa isang may tubig na solusyon sa isang mercury electrode.

Ang paglabas ng Cl – ions sa isang may tubig na solusyon sa halip na OH – sa mga solusyon na may mataas na konsentrasyon ng electrolyte ay ipinaliwanag din ng oxygen overvoltage. Gayunpaman, ang overvoltage na ito ay hindi sapat upang maging sanhi ng paglabas ng mga F ions at paglabas ng libreng fluorine.

Ang magnitude ng overvoltage ay naiimpluwensyahan ng maraming iba pang mga kinetic na kadahilanan - ang rate ng paglipat ng mga particle sa mga electrodes at pag-alis ng mga produkto ng electrolysis, ang rate ng pagkasira ng hydration at iba pang mga shell ng discharged ions, ang rate ng kumbinasyon ng mga atom sa diatomic gas mga molekula, atbp.

Paglutas ng mga problema sa kemikal
alam ang batas ni Faraday
mataas na paaralan

Pag-unlad ng may-akda

Kabilang sa napakaraming iba't ibang mga problema sa kemikal, tulad ng ipinapakita ng kasanayan sa pagtuturo sa paaralan, ang pinakamalaking paghihirap ay sanhi ng mga problema na ang solusyon, bilang karagdagan sa solidong kaalaman sa kemikal, ay nangangailangan ng isang mahusay na utos ng materyal ng kurso sa pisika. At kahit na hindi lahat ng mataas na paaralan ay binibigyang pansin ang paglutas kahit na ang pinakasimpleng mga problema gamit ang kaalaman ng dalawang kurso - kimika at pisika, ang mga problema ng ganitong uri ay minsan ay matatagpuan sa mga pagsusulit sa pasukan sa mga unibersidad kung saan ang kimika ay isang pangunahing disiplina. Samakatuwid, nang hindi sinusuri ang mga problema ng ganitong uri sa klase, maaaring hindi sinasadya ng isang guro na tanggalin ang kanyang estudyante ng pagkakataong makapasok sa isang unibersidad sa major in chemistry.
Ang pagbuo ng may-akda na ito ay naglalaman ng higit sa dalawampung gawain, isang paraan o iba pang nauugnay sa paksang "Electrolysis". Upang malutas ang mga problema ng ganitong uri, kinakailangan hindi lamang magkaroon ng isang mahusay na kaalaman sa paksang "Electrolysis" ng kurso sa kimika ng paaralan, kundi pati na rin upang malaman ang batas ng Faraday, na pinag-aralan sa kursong pisika ng paaralan.
Marahil ang pagpili ng mga problemang ito ay hindi magiging interesado sa ganap na lahat ng mga mag-aaral sa klase o naa-access ng lahat. Gayunpaman, inirerekomenda na ang mga gawain ng ganitong uri ay talakayin sa isang grupo ng mga interesadong mag-aaral sa isang bilog o elektibong aralin. Mapapansing may kumpiyansa na ang mga problema ng ganitong uri ay kumplikado at, hindi bababa sa, ay hindi pangkaraniwan para sa isang kurso sa kimika ng paaralan (pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang sekondaryang paaralan), at samakatuwid ang mga problema ng ganitong uri ay maaaring ligtas na maisama sa mga bersyon ng ang school o district chemistry Olympiad para sa ika-10 o ika-11 na baitang.
Ang pagkakaroon ng isang detalyadong solusyon para sa bawat problema ay ginagawang isang mahalagang kasangkapan ang pagbuo, lalo na para sa mga nagsisimulang guro. Ang pagkakaroon ng maraming mga problema sa mga mag-aaral sa panahon ng isang elektibong aralin o isang aralin sa club, ang isang malikhaing guro ay tiyak na magtatalaga ng ilang mga katulad na problema sa bahay at gagamitin ang pag-unlad na ito sa proseso ng pagsuri sa takdang-aralin, na makabuluhang makatipid ng napakahalagang oras ng guro.

Teoretikal na impormasyon sa problema

Ang mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa ilalim ng impluwensya ng electric current sa mga electrodes na inilagay sa isang solusyon o molten electrolyte ay tinatawag na electrolysis. Tingnan natin ang isang halimbawa.

Sa isang baso sa temperatura na halos 700 ° C mayroong isang natutunaw na sodium chloride NaCl, ang mga electrodes ay nahuhulog dito. Bago ang isang electric current ay dumaan sa pagtunaw, ang Na + at Cl – ions ay gumagalaw nang magulo, ngunit kapag ang isang electric current ay inilapat, ang paggalaw ng mga particle na ito ay nagiging ordered: ang Na + ions ay sumusugod patungo sa negatibong sisingilin na elektrod, at ang Cl – mga ion patungo sa positibong sisingilin na elektrod.

At siya– isang sinisingil na atom o pangkat ng mga atom na may singil.

Cation– isang positibong sisingilin na ion.

Anion– negatibong sisingilin ang ion.

Cathode– isang negatibong sisingilin na electrode (positively charged ions – cations) ang gumagalaw patungo dito.

Anode– isang positively charged electrode (negatively charged ions – anions) na gumagalaw patungo dito.

Ang electrolysis ng sodium chloride ay natutunaw sa mga platinum electrodes

Kabuuang reaksyon:

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng sodium chloride sa mga electrodes ng carbon

Kabuuang reaksyon:

o sa molecular form:

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng tanso(II) klorido sa mga electrodes ng carbon

Kabuuang reaksyon:

Sa serye ng electrochemical ng mga aktibidad ng metal, ang tanso ay matatagpuan sa kanan ng hydrogen, samakatuwid ang tanso ay mababawasan sa katod, at ang kloro ay ma-oxidized sa anode.

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng sodium sulfate sa platinum electrodes

Kabuuang reaksyon:

Ang electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng potassium nitrate ay nangyayari nang katulad (platinum electrodes).

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng zinc sulfate sa mga graphite electrodes

Kabuuang reaksyon:

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng iron(III) nitrate sa platinum electrodes

Kabuuang reaksyon:

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng silver nitrate sa platinum electrodes

Kabuuang reaksyon:

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng aluminum sulfate sa platinum electrodes

Kabuuang reaksyon:

Electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng tansong sulpate sa mga electrodes ng tanso - electrochemical refining

Ang konsentrasyon ng CuSO 4 sa solusyon ay nananatiling pare-pareho, ang proseso ay bumababa sa paglipat ng materyal na anode sa katod. Ito ang kakanyahan ng proseso ng pagpino ng electrochemical (pagkuha ng purong metal).

Kapag gumuhit ng mga scheme ng electrolysis para sa isang partikular na asin, kailangan mong tandaan na:

– ang mga metal cation na may mas mataas na standard electrode potential (SEP) kaysa sa hydrogen (mula sa tanso hanggang ginto kasama) ay halos ganap na nabawasan sa katod sa panahon ng electrolysis;

– ang mga metal na kasyon na may maliit na halaga ng SEP (mula sa lithium hanggang aluminyo kasama) ay hindi nababawasan sa katod, ngunit sa halip ang mga molekula ng tubig ay nabawasan sa hydrogen;

– ang mga metal na kasyon, na ang mga halaga ng SEP ay mas mababa kaysa sa hydrogen, ngunit mas malaki kaysa sa aluminyo (mula sa aluminyo hanggang sa hydrogen), ay binabawasan nang sabay-sabay sa tubig sa panahon ng electrolysis sa katod;

– kung ang isang may tubig na solusyon ay naglalaman ng isang halo ng mga kasyon ng iba't ibang mga metal, halimbawa Ag +, Cu 2+, Fe 2+, kung gayon sa pinaghalong ito ang pilak ay mababawasan muna, pagkatapos ay tanso at bakal ang huli;

– sa hindi matutunaw na anode sa panahon ng proseso ng electrolysis, nagaganap ang oksihenasyon ng mga anion o mga molekula ng tubig, at ang mga anion na S 2–, I–, Br–, Cl– ay madaling ma-oxidize;

– kung ang solusyon ay naglalaman ng mga anion ng mga acid na naglalaman ng oxygen , , , , kung gayon ang mga molekula ng tubig ay na-oxidized sa oxygen sa anode;

- kung ang anode ay natutunaw, pagkatapos ay sa panahon ng electrolysis ito mismo ay sumasailalim sa oksihenasyon, iyon ay, nagpapadala ito ng mga electron sa panlabas na circuit: kapag ang mga electron ay pinakawalan, ang balanse sa pagitan ng elektrod at ang solusyon ay nagbabago at ang anode ay natunaw.

Kung mula sa buong serye ng mga proseso ng elektrod pipiliin lamang namin ang mga tumutugma sa pangkalahatang equation

M z+ + ze= M,

pagkatapos makuha namin hanay ng stress ng metal. Palaging inilalagay din ang hydrogen sa row na ito, na nagbibigay-daan sa iyong makita kung aling mga metal ang may kakayahang maglipat ng hydrogen mula sa mga may tubig na solusyon ng mga acid at kung alin ang hindi (talahanayan).

mesa

Saklaw ng stress ng metal

Ang equation elektrod proseso	Pamantayan elektrod potensyal sa 25 °C, V	Ang equation elektrod proseso	Pamantayan elektrod potensyal sa 25 °C, V
Li + + 1 e= Li 0	–3,045	Co 2+ + 2 e= Co 0	–0,277
Rb + + 1 e= Rb 0	–2,925	Ni 2+ + 2 e= Ni 0	–0,250
K + + 1 e= K 0	–2,925	Sn 2+ + 2 e= Sn 0	–0,136
Cs + + 1 e= Cs 0	–2,923	Pb 2+ + 2 e= Pb 0	–0,126
Ca 2+ + 2 e= Ca 0	–2,866	Fe 3+ + 3 e= Fe 0	–0,036
Na + + 1 e= Na 0	–2,714	2H + + 2 e=H2	0
Mg 2+ + 2 e= Mg 0	–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= 2Hg 0	0,788
Cr 2+ + 2 e= Cr 0	–0,913	Ag + + 1 e= Ag 0	0,799
Zn 2+ + 2 e= Zn 0	–0,763	Hg 2+ + 2 e= Hg 0	0,854
Cr 3+ + 3 e= Cr 0	–0,744	Pt 2+ + 2 e= Pt 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

Sa isang mas simpleng anyo, ang mga serye ng mga stress ng metal ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:

Upang malutas ang karamihan sa mga problema sa electrolysis, ang kaalaman sa batas ng Faraday ay kinakailangan, ang pormula para sa kung saan ay ibinigay sa ibaba:

m = M ako t/(z F),

saan m– masa ng sangkap na inilabas sa elektrod, F– Faraday number na katumbas ng 96,485 A s/mol, o 26.8 A h/mol, M– nabawasan ang molar mass ng elemento sa panahon ng electrolysis, t- oras ng proseso ng electrolysis (sa mga segundo), ako- kasalukuyang lakas (sa amperes), z– ang bilang ng mga electron na nakikilahok sa proseso.

Mga kondisyon ng problema

1. Anong masa ng nickel ang ilalabas sa panahon ng electrolysis ng isang nickel nitrate solution sa loob ng 1 oras sa agos na 20 A?

2. Sa anong kasalukuyang lakas kinakailangan upang isagawa ang proseso ng electrolysis ng isang silver nitrate solution upang makakuha ng 0.005 kg ng purong metal sa loob ng 10 oras?

3. Anong mass ng tanso ang ilalabas sa panahon ng electrolysis ng isang melt ng copper(II) chloride sa loob ng 2 oras sa isang current na 50 A?

4. Gaano katagal ang kinakailangan upang ma-electrolyze ang isang may tubig na solusyon ng zinc sulfate sa isang kasalukuyang 120 A upang makakuha ng 3.5 g ng zinc?

5. Anong masa ng bakal ang ilalabas sa panahon ng electrolysis ng isang solusyon ng iron(III) sulfate sa isang kasalukuyang 200 A sa loob ng 2 oras?

6. Sa anong kasalukuyang lakas kinakailangan upang isagawa ang proseso ng electrolysis ng isang solusyon ng tanso(II) nitrate upang makakuha ng 200 g ng purong metal sa loob ng 15 oras?

7. Gaano katagal ang kinakailangan upang ma-electrolyze ang pagtunaw ng iron(II) chloride sa isang kasalukuyang 30 A upang makakuha ng 20 g ng purong bakal?

8. Sa anong kasalukuyang lakas kinakailangan upang isagawa ang proseso ng electrolysis ng isang solusyon ng mercury(II) nitrate upang makakuha ng 0.5 kg ng purong metal sa loob ng 1.5 oras?

9. Sa anong kasalukuyang lakas kinakailangan upang isagawa ang proseso ng electrolysis ng molten sodium chloride upang makakuha ng 100 g ng purong metal sa loob ng 1.5 oras?

10. Ang potassium chloride melt ay sumailalim sa electrolysis sa loob ng 2 oras sa isang kasalukuyang 5 A. Ang nagresultang metal ay tumugon sa tubig na tumitimbang ng 2 kg. Anong konsentrasyon ng alkali solution ang nakuha?

11. Ilang gramo ng isang 30% hydrochloric acid solution ang kakailanganin upang ganap na tumugon sa bakal na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng isang solusyon ng iron(III) sulfate sa loob ng 0.5 oras sa kasalukuyang lakas
10 Ha?

12. Sa proseso ng electrolysis ng molten aluminum chloride, na isinasagawa sa loob ng 245 minuto sa isang kasalukuyang 15 A, nakuha ang purong aluminyo. Ilang gramo ng bakal ang maaaring makuha ng aluminothermic na pamamaraan sa pamamagitan ng pagtugon sa isang binigay na masa ng aluminyo na may iron(III) oxide?

13. Ilang mililitro ng isang 12% KOH solution na may density na 1.111 g/ml ang kakailanganin upang mag-react sa aluminum (upang bumuo ng potassium tetrahydroxyaluminate) na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng isang aluminum sulfate solution sa loob ng 300 minuto sa isang kasalukuyang 25 A?

14. Ilang mililitro ng isang 20% ​​sulfuric acid solution na may density na 1.139 g/ml ang kakailanganin upang tumugon sa zinc na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng isang solusyon ng zinc sulfate sa loob ng 100 minuto sa kasalukuyang 55 A?

15. Anong volume ng nitrogen(IV) oxide (n.o.) ang makukuha sa pamamagitan ng pagre-react ng labis na mainit na concentrated nitric acid na may chromium na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng isang solusyon ng chromium(III) sulfate sa loob ng 100 min sa kasalukuyang 75 A?

16. Anong volume ng nitrogen(II) oxide (n.o.) ang makukuha sa pamamagitan ng interaksyon ng labis na nitric acid solution sa tanso na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng copper(II) chloride na natunaw sa loob ng 50 minuto sa kasalukuyang 10.5 A?

17. Gaano katagal ang kinakailangan upang ma-electrolyze ang pagtunaw ng iron(II) chloride sa kasalukuyang 30 A upang makuha ang iron na kinakailangan para sa kumpletong reaksyon sa 100 g ng isang 30% hydrochloric acid solution?

18. Gaano katagal upang ma-electrolyze ang isang solusyon ng nickel nitrate sa isang kasalukuyang 15 A upang makuha ang nikel na kinakailangan para sa kumpletong reaksyon na may 200 g ng isang 35% na solusyon ng sulfuric acid kapag pinainit?

19. Ang sodium chloride melt ay electrolyzed sa isang kasalukuyang ng 20 A para sa 30 minuto, at ang potassium chloride melt ay electrolyzed para sa 80 minuto sa isang kasalukuyang ng 18 A. Ang parehong mga metal ay dissolved sa 1 kg ng tubig. Hanapin ang konsentrasyon ng alkalis sa nagresultang solusyon.

20. Magnesium na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng magnesium chloride na natunaw sa loob ng 200 minuto sa kasalukuyang lakas
10 A, dissolved sa 1.5 l ng 25% sulfuric acid solution na may density na 1.178 g/ml. Hanapin ang konsentrasyon ng magnesium sulfate sa nagresultang solusyon.

21. Ang zinc ay nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng isang solusyon ng zinc sulfate sa loob ng 100 minuto sa kasalukuyang lakas

17 A, dissolved sa 1 litro ng 10% sulfuric acid solution na may density na 1.066 g/ml. Hanapin ang konsentrasyon ng zinc sulfate sa nagresultang solusyon.

22. Ang bakal, na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng isang natunaw na iron(III) chloride sa loob ng 70 minuto sa agos ng 11 A, ay ginawang pulbos at inilubog sa 300 g ng isang 18% na solusyon ng tanso(II) sulfate. Hanapin ang masa ng tanso na namuo.

23. Magnesium na nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng magnesium chloride na natunaw sa loob ng 90 minuto sa kasalukuyang lakas
17 A, ay inilubog sa isang solusyon ng hydrochloric acid na kinuha nang labis. Hanapin ang volume at dami ng hydrogen na inilabas (n.s.).

24. Ang isang solusyon ng aluminum sulfate ay isinailalim sa electrolysis sa loob ng 1 oras sa isang kasalukuyang 20 A. Ilang gramo ng isang 15% na solusyon ng hydrochloric acid ang kakailanganin upang ganap na tumugon sa nagreresultang aluminyo?

25. Ilang litro ng oxygen at hangin (n.o.) ang kakailanganin upang ganap na masunog ang magnesium na nakuha sa electrolysis ng magnesium chloride na natunaw sa loob ng 35 minuto sa agos na 22 A?

Para sa mga sagot at solusyon, tingnan ang mga sumusunod na isyu