Lähte Ühisgümnaasium ELEKTROLÜÜS, FARADAY I SEADUS ELEKTROLÜÜSI KOHTA JA ELEKTROLÜÜSI RAKENDUSNÄITED Referaat Koostaja: Jaanus Vaht Juhendaja: Erich Virk Lähte 2015 SISSEJUHATUS Referaadis on juttu elektrolüüsist, Faraday I seadusest ning elektrolüüsi rakendusnäidetest. Elektrolüüs on levinud meetod nii keemias kui ka tööstuses. Toimuma panemiseks kasutatakse alalisvoolu. Elektrolüüs on oluline samm tööstuse, kuna sellega eraldatakse lihtained looduslikest materjalidest. Faraday I seadus on referaadis välja toodud, lisaks on elektrolüüsi rakendusnäited, mis võivad olla paljudele inimestele suureks abiks. Referaadi lugeja saab palju uusi teadmisi. Saadakse teada, milline on Michael Faraday
Elektrolüüs 1. Vali loetelust õige vastus. Elektrolüüs on ............................................................................................................ . Vastused: a) redoksprotsess, mille käigus aine hävib ümbritseva keskkonna toimel b) redoksprotsess, mille käigus aine laguneb alalisvoolu toimel c) redoksprotsess, mida kasutatakse elektrienergia tootmiseks 2. Ühenda õiged paarid. - negatiivset laengut kandev aatom või aatomite rühm
Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektroodide pinnal elektrivoolu. Elektrienergia muundub keemiliseks energiaks.Endotermiline protsess. Katood (-)Elektrood, millel toimub redutseerumine, tekitatud elektronide ülejääk. Anood (+)Elektrood millel toimub oksüdeerumine, tekitatud elektronid puudujääk . Elektrolüüs sulatatud soolades: Sulatatud elektrolüüdi korral - katoodil redutseeruvad metalliioonid + anoodil oksüdeeruvad anioonid tekivad vastavad lihtained Sulatatud naatriumkloriidi elektrolüüs Elektrolüüdi vesilahuses Katoodil (–) väheaktiivsed metallid redutseeruvad;aktiivsemad metallid ei redutseeru, redutseerub vesi: Anoodil (+) lihtanioonid oksüdeeruvad;püsivate hapnikhapete anioonid ei oksüdeeru, oksüdeerub vesi:
Metallic isoleerimine väliskeskkonnast kaitsekihiga. *metallic kaitsmine emaili,värvi või lakikihiga. Aktiivsed metallid on looduses vaid sooladena . Leelismetallid-kloriitidena Leelismuldmetallid karbonaatide ja sulfaartidena . Väheaktiivesd metallid-oksiidsed mineraalid(al,fe) Sulfiitidena-PbS,ZnS,FeS2. *Metalli võib saada metalliühendit redutseerides. Kõrgel temp.R on peamiselt Al,Mg,Na Redutseerimine C või CO-ga. karbotermia. *Redutseerimine Al-ga.- aluminotermia Elektrolüüs *Elektrolüüs, reaktsioon, mis toimub elektrienergia arvel. *saab sundida toimuda paljusid redoksreaktsioone. Elektrolüüs- elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektrivoolu toimel kulgev redoksreaktsioon. Elektrolüüsiseade elektrolüüdilahus vannis+ elektroodid(ühendatakse aku või alaldi omandab üks elektrood + teine laengu. Elektrolüüsireaktsoon kuulgeb 2 osareaktsioonina,mis toimuvad eraldi Elektroodidel. - Neg. laenguda redutseerimisreaks. - Pos
CuSO4+NaOH -> Na2SO4+Cu(OH) 2 3) Vees lahustuvad soolad reageerivad metallidega aktiivsusrea alusel(iga aktiivsem tõrjub soolast vähem aktiivse)(va Li;K;Ba;Ca;Na kuna reag H2O) CuSO4+Fe -> FeSO4+Cu 4) Vees lahustuvad soolad reageerivad omavahel CuSO4+BaCl2 -> CuCl+BaSO4 Elektrolüüsiks nimetatakse lahuse või sulami keemilise koostise muutumist elektrivoolu toimel. Elektrolüüs on redoksreaktsioon. Sulatatud soolade elektrolüüs: Anoodil anioon oksüdeerub: 2Cl- - 2e- Cl2 Katoodil katioon redutseerub: Na+ + e- Na |*2 Katood(-) Anood(+) 2Na+ + 2Cl- Cl2 + 2Na Vesilahuste elektrolüüs: NaCl vesilahuses toimub katoodil mitte Na+ ioonide, vaid vee redutseerumine 2H2O + 2e- -> H2 + 2OH anood: 2Cl- - 2e- -> Cl2 katood: 2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-
Elektrolüüs Angeliina klaas Töö kirjeldus Elektrolüüs Elektrolüüsi olemus Elektrivool Ioonid. Anioonid ja katioonid. Molekul ja aatom Elektriväli. Laetud osakeste vastastikmõju. Elektrolüüsi ajalugu · Luigi Galvani · Alessandro Volta Elektrolüüsi raku skeem
2)kasutada sulamis koriosiooni kindlaid lisandeid(roostevaba teras- Ni ja Cr) 3)prodektorkaitse->viiakse galvoni element+aktiivsem metall (gaasi toru-maa all,laeva kere) 4)inhibnitorkaitse-> aeglustab ,surub rooste ained maha(kekskkütte vees) Metallide tootmine Metallurgia-tööstus kus töödeldakse metalli maaaki redutseerimiseks 1)H2 (vähemaktiivse metalliga) CuO+H2-> Cu+H2O 2)süsinik või CO PbO2+2C->Pb+2CO 3)Al(vähem aktiivse metalliga) fe2O3+2Al->2Fe+Al2O3 4)elektrolüüs(alalisvooluga)(väga aktiivse metalle) 2Al2O3->4 Al+3O2 Sulatatud soola elektrolüüs Soolalahuste elektrolüüs
KORDAMISKÜSIMUSED 10. klass – KONTROLLTÖÖ nr 5 1. Metallide korrosioon? Kuidas kaitsta metalle korrosiooni eest? 2. Mis on keemiline korrosioon? 3. Metallide saamine maagist? Kirjelda raua tootmist. 4. Keemilised vooluallikad. Nimeta neid ja kuidas need töötavad? 5. Elektrolüüs. Kuidas toimub elektrolüüs? 6. Leelis- ja leelismuldmetallid. Nende keemilised omadused. Nende ühendite kasutamine igapäevaelus (kus ja milleks). Nende metallide ühenditega keemiliste reaktsioonide koostamine. 7. p-metallid (Al, Sn, Pb). Nende keemilised omadused. Nende ühendite kasutamine igapäevaelus (kus ja milleks). Nende metallide ühenditega keemiliste reaktsioonide koostamine. 8. Siirdemetallid (Fe, Cu, Zn). Nende keemilised omadused. Nende ühendite kasutamine igapäevaelus (kus ja milleks).
Lubja kustutamine: CaO + H2O = Ca(OH)2 Lubjamördi kivistumine: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O Kipsi põletamine: CaSO4 * 2H2O = CaSO4 * 0,5H2O + 1,5H2O Lubjakivi lahustumine CO2 -rikkas vees: CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 Kipsi kivistumine: CaSO4 * 0,5H2O + 1,5H2O = CaSO4 * 2H2O Kareda vee keetmine: Ca(HCO3)2 = CaCO3 + H2O + CO2 Lubjakivi põletamine: CaCO3 =CaO + CO2 Katlakivi lahustumine happe toimel: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 4. Leelismetallide saamine: Soolade või leeliste elektrolüüs elektrolüüs NaCl = 2Na + Cl2 5. Leelismuldmetallide saamine: Sulatatud kloriidi elektrolüüs elektrolüüs CaCl2 = Ca + Ca2
Hapniku elekrtolüüs Elektrolüüs on keemiline lagunemine, mis toimub välise potentsiaali arvel. Elektrolüüsi kasutatakse peamiselt selliste ainete sünteesiks, mida on tavaliste keemiliste reaktsioonidega raske või võimatu saada, näiteks alumiiniumi tootmine Al maagist, või naatriumi ja kloori süntees sula NaCl-st. Elektrolüüs toimub elektrolüüseris.Seda kasutatakse ka vesiniku ja hapniku veest eraldamiseks. Elektrolüüsiga saab puhtamat hapnikku, nt.seda kasutatakse meditsiinis , kosmoselaevade hapnikuga varustamiseks tootes hapnikku reoveest või kütuselementide tekitatud üleliigsest veest,allveelaeva hapnikuga varustamises elekrtolüseerides merevee.
ELEKTROLÜÜS Elektrolüüsi mõiste ja rakendus: Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mille käigus elektrienergia muundub keemiliseks energiaks. Elektrolüüsi tähtsus on suur: seda rakendatakse aktiivsete metallide ja mitmete keemiatööstuse toorainete tootmisel, selle protsessiga kaetakse detaile õhukeste metallkihtidega (galvanosteegia), tehakse jäljendeid (galvanoplastika), puhastatakse toormetalle jne. Soolalahuste elektrolüüsil toimuvad reaktsioonid: Soolalahuste elektrolüüsil kehtivad järgmised seaduspärasused:
Mis on elektrolüüs? Elektrolüüs on keemias ja tööstuses levinud meetod, kus muidu mitte-iseenesliku reaktsiooni toimuma panemiseks kasutatakse alalisvoolu. Tööstuses on elektrolüüs oluline samm eraldamaks lihtaineid looduslikest materjalidest, näiteks maakidest, elektrolüütilise raku abil. Mis on elektrolüüdid? Elektrolüüt on aine, mille elektrijuhtivus põhineb ioonide vabal liikumisel. Kõige tüüpilisem elektrolüüt on ioonne lahus, kuid elektrolüüt võib olla ka tahke või vedel aine, näiteks metall. Millest sõltub elektrolüüsis eraldunud aine mass? Kirjelda alumiinimui tootmisprotsessi? Alumiiniumi sulamite tugevus ja vastupidavus varieerub
metalliühend millest seda metalli toodetakse. Metalle leidub: 1)sooladena- kloriidid, karbonaadid, sulfaadid ja sulfiidid (aktiivsed metallid). 2)oksiididena Metalli saamiseks tuleb tema ühendid redutseerida: · karbotermia-redutseerimine C või CO-ga kõrgel temperatuuril. (Fe,Zn,Pb). Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 · aluminotermia- redutseerimine Al-ga, protsessis eraldub väga palju soojust. Cr2O3+2Al(nool)2AlCr+Al2O3 ' Elektrolüüs -elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektrivoolu toimel kulgev redoksreaktsioon. !Kasutatakse aktiivsete metallide saamiseks nende ühenditest(Na, Ca, Mg, Al). Elektrolüüdi seade: anum mis on täidetud elektrolüüdi lahuse või sula elektrolüüdiga, sellesse on paigutatud elektroodid: katood "-"; toimub redutseerimine anood "+"; toimnub oksüdeerumine elektroodid on ühendatud alalisvoolu allikaga Sulatatud NaCl elektrolüüs
3. Metalli tootmine energia kulub, osake oksüdeerub, metalliioon liidab elektrone 1. Raua(malmi) saaminekõrgahju protsessis = raua redutseerimine Fe 23+O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2 2. Aluminotermia alumiinium on aktiivne metall ja vähemaktiivsetest (kuumutamisel) tõrjub teise välja. Cr2O3 + 2Al ->t Al2O3 + 2Cr 3. Särdamine (tootmise üks etapp) enamasti sulfiidsed maagid kuumutatakse hapnikuga, viiakse metall oksiidiks ja eraldub SO2. 2PbS + 3O2 -> 2PbO + 2SO2 4. Elektrolüüs elektrivool juhitakse läbi, asi laguneb ära ja metall tuleb välja. 2Al 2O3 ->elektrol. 4Al + 3O2 5. Sula naatriumkloriidi elektrolüüs 2NaCl -> elektrol. 2Na + Cl2(üles) 6. Paekivi kuumutamisel toodetakse kustutamata lupja CaCO3 ->t CaO + CO2(üles) Maagi töötlemise etapid: Maak -> rikastamine-> Rikastatud maak ->särdamine (O2)-> Metalli oksiid ->redutseerija-> Metall 4
kasutatakse alumiiniumit. Näiteks: Cr2O3 + 2Al Al2O3 + 2Cr. · Raua saamine redutseerimine CO-ga. Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 => Saadakse malm (süsiniku sisaldus rauas 2-5%). · Teras rauale viiakse sisse vajalikud lisandid (peamiselt teised metallid), mis parandavad tema omadusi. Samas kõrvaldatakse mittevajalikud lisandid (räni, väävel, fosfor). Süsinikku peab jääma alla 2%. 3. Metallide saamine elektrolüüsi abil. · Elektrolüüs keemiline protsess, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektrovoolu toimel. · Elektrolüüs on metallide saamis meetod, kus metallid redutseeritakse ühenditest elektrivoolu abiga. · Saadakse eelkõige mitmeid leelismetalle, aga ka teisi metalle (alumiinium). · Katood ühendatud vooluallika negatiivse poolusega. Seal toimub redutseerumisreaktsioon. · Anood ühendatud vooluallika positiivse poolusega. Seal toimub
kasutatakse alumiiniumit. Näiteks: Cr2O3 + 2Al Al2O3 + 2Cr. · Raua saamine redutseerimine CO-ga. Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 => Saadakse malm (süsiniku sisaldus rauas 2-5%). · Teras rauale viiakse sisse vajalikud lisandid (peamiselt teised metallid), mis parandavad tema omadusi. Samas kõrvaldatakse mittevajalikud lisandid (räni, väävel, fosfor). Süsinikku peab jääma alla 2%. 3. Metallide saamine elektrolüüsi abil. · Elektrolüüs keemiline protsess, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektrovoolu toimel. · Elektrolüüs on metallide saamis meetod, kus metallid redutseeritakse ühenditest elektrivoolu abiga. · Saadakse eelkõige mitmeid leelismetalle, aga ka teisi metalle (alumiinium). · Katood ühendatud vooluallika negatiivse poolusega. Seal toimub redutseerumisreaktsioon. · Anood ühendatud vooluallika positiivse poolusega. Seal toimub
-a vähenemine ta liidab elektrone. Oksüdeerija redutseerub, o.-a väheneb ja liidab elektrone. Redutseerija oksüdeerub, o.-a suureneb ja loovutab elektrone. 3. Kuidas määrata elementide maksimaalset ja minimaalset oksüdatsiooniastet? Max o.-a näitab rühma number. Metallide min o.-a on null ja mittemetallidel rühma number miinus kaheksa 4. Kui suur on oksüdatsiooniastmete summa keemilises ühendis? Liitainetes on kõigi aatomite oksüdatsiooniastmete summa 0. 5. Mis on: elektrolüüs, anood, katood, anioon, katioon, keemiline vooluallikas? Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektroonide pinnal elektrivoolu toimel. Anood on elektrood, millel toimub oksüdeerumine.Katood on elektrood millel toimub redutseerumine. Anioon on negatiivset laengut kandev aatom või aatomite rühm.Katioon on positiivset laengut kandev aatom või aatomite rühm
-a vähenemine ta liidab elektrone. Oksüdeerija redutseerub, o.-a väheneb ja liidab elektrone. Redutseerija oksüdeerub, o.-a suureneb ja loovutab elektrone. 3. Kuidas määrata elementide maksimaalset ja minimaalset oksüdatsiooniastet? Max o.-a näitab rühma number. Metallide min o.-a on null ja mittemetallidel rühma number miinus kaheksa 4. Kui suur on oksüdatsiooniastmete summa keemilises ühendis? Liitainetes on kõigi aatomite oksüdatsiooniastmete summa 0. 5. Mis on: elektrolüüs, anood, katood, anioon, katioon, keemiline vooluallikas? Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektroonide pinnal elektrivoolu toimel. Anood on elektrood, millel toimub oksüdeerumine.Katood on elektrood millel toimub redutseerumine. Anioon on negatiivset laengut kandev aatom või aatomite rühm.Katioon on positiivset laengut kandev aatom või aatomite rühm
H2 + S H2S (divesiniksulfiid) H2 + Cl2 2HCl (vesinikkloriid) Keemilised omadused · Reageerib hapnikku sisaldavate ainetega, võttes ära hapniku: CuO + H2 Cu + H2O · Reageerides väga aktiivsete metallidega käitub vesinik oksüdeerijana, moodustab hüdriide: 2Na + H2 2NaH · 2 osa hapnikku ja 1 osa vesinikku moodustavad ohtliku paukgaasi Vesiniku saamine Tööstuslikult toodetakse vesinikku järgmiselt: veest või looduslikust gaasist: 1) Vee elektrolüüs H2O (elektrolüüs) 2H2 + O2 2) Konversioonimeetod: C + H2O CO + H2(üle 1000 ºC) 3) Loodusliku gaasi (metaani) katalüütiline konversioon veeauruga nikkelkatalüsaatori osalusel: CH4 + H2O CO + 3H2(750 870 ºC) 4) Looduslikest ja tööstuslikest gaasidest katalüütilisel töötlemisel ja sügavjahutumisel. Vesiniku saamine Laboratoorselt saadakse vesinikku: Aktiivsem metall + hape:
3 1. laengute vastastikkune toime(coulomb) 2. elektrivool 3. dielektrikud 4. elektrolüüs(faraday seadused) 5. valguse dispersioon 1. Jõud, millega üks laeng mõjub teisele on võrdeline nedne laengute suurusega ja pöördvõrdeline nende langute vahekauguse ruuduga. Ühenimeliste laengute korral on jõud positiivne (tõukuvad) ja erinimeliste puhul negatiivne(tõmbuvad) 2. Asetades elektrijuhi elektrivälja hakkab juhis olevatele vabadele laengutele mõjuma elektriline jõud f=qE See tekitab laengute korrapärase liikumise välja sihis
3) redutseerumine: a. koksiga, kõige odavam meetod. nt. rauda. karbotermia redutseerumine süsiniku või süsinikoksiidiga. b. vesinikuga puhaste metallide saamiseks. c. aktiivsema metalliga, nt alumiiniumiga . aluminotermia kasutatakse rasksulamite metallide korral. näiteks Cr. d. elektrivooluga, kasutatakse aktiivsete metallide saamiseks. elektrolüüs. nt. 2NaCl -> 2Na + Cl2 Elektrolüüs. elektrolüüsi lahuses või sulas elektrolüüsis elektrivoolu toimel kulgev redoksreaktsioon. Kasutatakse aktiivsemate metallide saamiseks. Eelkõige alumiiniumi tootmiseks.(aga ka Na, Ca, Mg jt) Redutseerumine ja oksüdeerumine toimuvad eraldi elektroodidel. Elektrolüüs toimub elektrienergia arvel. Toimub elektrolüüdi lahuses ja sellesse paigutatud elektroodidest.
suurenemine . Redutseerija aine, mille osakesed loovutavad elektrone(ise oksüdeerides) . Redutseerumine elektronide liitmine redoksreaktsioonis, sellele vastab elemendi oa vähenemine. Korrosioon metalli hävimine(oksüdeerumine) keskkonna toimel. Maak kivim või mineraal, mis on mingi lihtaine saamisel tooraineks. Sulam mitmest metallist või mittemetallist ja metallist koosnev metalliliste omadustega materjal, tavaliselt saadakse koostisainete kokkusulatamise. Elektrolüüs elektrivoolu juhtimisel lahusest või sulatatud elektrolüüdist elektroodidel kulgev redoksreaktsioon. Metalliline side keemiline side metallide, tekib metalliaatomite vahel ühiste väliskihi elektronide abil. Kütuseelement keemiline vooluallikas, milles saadakse elektrienergiat kütuse oksüdatsioonil vabaneva energia arvel. Metallide iseloomulikud füüsikalised omadused(4): Enamik metallide iseloomulikke füüsikalisi omadusi on tingitud metallilisest sidemest
Tuleb leida redutseerija. Põhiline raud (odav) 1. karbotermia (C ja CO) 2C+O2>2CO Fe3O4+4C>3Fe+4CO (v CO2) Fe3O4+4CO>3Fe+4CO2 malm süsiniku sisaldus 25% 2. särdamine väävli väljapõletamine Cu2S+2O2>2CuO+SO2 3. metallotermia (redutseerijana kasutatakse aktiivseid metalle) 3MnO2+4Al>3Mn+2Al2O3 4. redutseerimine vesinikuga WO3+H2>W+H2O (hästi puhastatud metallid. kallis) 5. elektrolüüs Elektrivoolu abil kulgev redoksreaktsioon. Elektrivool on redutseerija. (endotermiline protsess) K: Katioon + e() > Me(0) redutseerumine A: Anioon e() > Mm(0) oksüdeerumine a) Sulatatud elektrolüüdi elektrolüüs (saab toota kõiki metalle) NaCl >(800kraadi) Na(+) + Cl () K: Na(+) + e() > Na A: 2Cl() 2e() > Cl2 2NaCl >(el) 2Na + Cl2, endotermiline (H>0)
ühenduses aktiivsema metalliga, mis ise oksüdeerub. 13. Keemilised vooluallikad. On praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektri saamisel. Head vooluallikat iseloomustab: Suur erimahtuvus(laengu suurus vooluallika massi või ruumala kohta), Elektromotoorjõu konstantsus vooluallika tühjenemisel, hea säilivus, madal sisetakistus(võimaldab saada tugevat voolu). Aku kohta käib veel maksimaalne tühjenemis ja laadimistsüklite arv ning väike isetühjenemine). 14. Elektrolüüs. Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis, elektroodide pinnal muundub elektrienergia keemiliseks energiaks elektrivoolu toimel, elektrolüüs on keemiline reaktsioon alalisvoolu toimel, mis reegline viib aine lagunemisele, redoksreaktsioonid, millele tuleneb positiivne vabaenergiamuut, ei kulge spontaanselt, ainult elektrivooli toimel, elektrolüüs ongi redoksreaktsiooni läbiviimine elektrivoolu toimel vastupidi spontaansele suunale. 15
tekkinud kindla koostisega keemiline ühend või lihtaine Saamise protsess on endotermiline 1. Redutseerimine süsinikuga ja vingugaasiga - odavaim, kuid ei teki puhtaid metalle Fe3O4 + 4C ->t 3Fe + 4CO Fe3O4 + 4CO -> 3Fe + 4CO2 2. Redutseerimine vesinikuga - kallis, kuid saadakse väga puhtaid metalle WO3 + 3H2 ->t W +3H2o 3. Redutseerimine aktiivse metalliga, nt Al 3MnO2 + 4Al ->t 3Mn + 2Al2O3 4. Elektrolüüs-meetod, milles elektrienergia muudetakse keemiliseks energiaks. Redutseerija on elekter a) Sula elektrolüüdi elektrolüüs-saadakse puhtad metallid NaCl -> Na + Cl K-katood(-): Na+ + e- -> Na0 - redutseerimine A-anood(+): 2Cl- -2e- -> 2Cl -> Cl2 - oksüdeerumine Summaarne: 2NaCl >t, el 2Na + Cl2 b) Vesilahuse elektrolüüs NaCl ->(H2O) Na +Cl K(-): 2H2O +2e- -> H2 + 2OH- redutseerumine:vesi on tugevam oksüdeerija kui Na+ ioonid
kõrgematel temperatuuridel. Elektrokeemilise korrosiooni korral koosneb protsess kahest omavahel seotud keemilisest reaktsioonist, mis toimuvad metalli kokkupuutel elektrolüüdilahusega. Anoodireaktsioonis läheb metall ioonidena lahusesse ja vabanevad elektronid. Korrosiooni kiirus on seda suurem, mida kaugemal teineteisest asuvad pingereas galvaanilise paari moodustanud metallid. Korrosiooni mjutab ka lahustunud elektrolüüt - mida tugevam see on, seda suurem on korrosiooni kiirus. Elektrolüüs-ainete lagunemine elektrivoolu toimel. Anood+ ja Katood-.... Elektrolüütide vesilahused : Katoodil redutseeruvad väheaktiivsed metallid, aktiivsed metallid ei redutseeru, redutseerub vesi(H2O) 2H2O+2e2OH- + H2 Anoodil oksüdeeruvad anioonid. Halogeenidel anoonid, tekib vastav mittemetall (NaCl vesilahus) Aine keemilist lagunemist alalisvoolu läbijuhtimisel elektrolüüdilahusest vi sulatatud elektrolüüdist nimetatakse elektrolüüsiks
eemaldamiseks anood: elektrood, millel toimub oksüdeerumisreaktsioon, elektrolüüsiseadmes on tal positiivne, keemilises vooluallikas negatiivne laeng katood: elektrood, millel toimub redutseerumisreaktsioon, elektrolüüsides on tal negatiivne, keemilises vooluallikas positiivne laeng aku: (akumulaator) korduvalt kasutatav (tühjenemise järel taaslaetav) keemiline vooluallikas (nt pliiaku) elektrolüüs: elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektrivoolu toimel kulgev redoksreaktsioon 2) Too näiteid korrosiooni esinemisest. raua roostetamine, vase hävimist keskkonna toimel võib märgata kirikute katustel, hõbeesemete tuhmumine 3) Korrosiooni liigid ja näited keemiline korrosioon: toimub kuivades gaasides ja vedelikes, mis elektrivoolu ei juhi. Nt: raua ühinemine hapnikuga ilma niiskuse juurdepääsuta
redutseerimine elektronide liitumine redoksreaktsioonis, elemendi oks. aste väheneb 8. Milliseid aineid kasutatakse metallide redutseerimiseks oksiididest? CO, C, H2, Al 9.Mis on aluminotermia, karbotermia? aluminotermia lihtainete (enamasti metallide) saamine ühenditest alumiiniumiga redutseerimise teel karbotermia metalli redutseerimine maagist süsiniku või süsinikoksiid abil kõrgel temperatuuril 10. Mis on: elektrolüüs, anood, katood, anioon, katioon? elektrolüüs elektrivoolu läbijuhtimisel lahusest või sulatatud elektrolüüdist elektroodidel kulgev redokreaktsioon anood elektrood, millel toimub oksüdeerumisreaktsioon katood elektrood, millel toimub redutseerumisreaktsioon anioon negatiivse laenguga ioon katioon positiivse laenguga ioon 11. Milline on elektrolüüsi toimumise üldine põhimõte (sulatatud soolade näitel)? 12
Zn++ ioonid hakkavad redutseeruma alles siis, kui Cu++ on redutseerunud. Sellega seletubki, miks 11 12 vasakul asuvad metallid redutseerivad paremal asuvate metallide ioone. Elektrivoolu oksüdeeriv-redutseeriv toime on palju kordi tugevam keemiliste ühendite vastavast toimest, sest me saame elektroodide vahelist potentsiaali vastavalt vajadusele reguleerida. Sulatatud elektrolüütide elektrolüüs süsinikelektroodidega Sulatatud NaCl-s liiguvad Na+ ioonid miinuslaenguga elektroodile, kus nad redutseeruvad Na+ + e Na (katoodprotsess) - Cl ioonid oksüdeeruvad positiivsel elektroodil 2Cl- - 2e Cl2 (anoodprotsess) Summaarselt: 2NaCl elektrolüüs 2Na + Cl2 Vesilahuste elektrolüüs a) NaCl vesilahuse elektrolüüs süsinikelektroodidega Lahuses on peale Na+ ja Cl- ioonide veel tühine kogus H+ ja OH- ioone.
Võrrandi järgi saadakse mol raud(III)oksiidist 2 mol rauda, seega peaks 1,5 kmol raud(III)oksiidist saama võrrandi järgi 3,0kmol rauda. Tegelikult saadud raua hulk: n(Fe) = m(kg) / M(kg/kmol) = 140 kg/ 56 kg/kmol = 2,5 kmol Reaktsiooni saagise protsent on seega P(saagis) = n(tegelik) * 100% / n (teoreetiline) = 2,5 kmol * 100% / 3kmol = 83,3% Vastus: reaktsiooni saagise protsent on 83,3% Elektrolüüs Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mis toimub elektrienergia arvel. Elektrienergia abil saab sundida toimuma paljusid redoksreaktsioone, mis iseenesest ei toimu või kulgeks vastassuunas. Lektrolüüsi nimetus tuleneb sellest,et algul kasutati elektrivoolu peamiselt ainete lagundamiseks. Tänapäeval osatakse elektrolüüsi abil saada mitte ainult lihtaineid, vaid ka väga mitmesuguseid keemilisi ühendeid, sealhulgas ka orgaanilisi aineid.
koefitsentidest); F = 96485 C/mol aA + ... + bH+ + ne- cB + dH2O (elektroodireaktsioon); (E0 standardpotentsiaal, V; n elektronide arv vastavalt elektroodireaktsioonile; F = 96485 C/mol; R = 8,314 J/K·mol; T temp, K; [ ] molaarsed kontsentratsioonid, mol/l; a,b,c koefitsiendid eletroodireaktsiooni võrrandis) Logaritmi ja Faraday kontstandi suure arvväärtuse tõttu Nernsti võrrandis mõjutatavad temp ja kontsentratsioonid elektroodipotentsiaale suhteliselt vähe. Elektrolüüs elektrokeemiline reaktsioon alalisvoolu mõjul, mis reeglina viib aine lagunemisele. Elektrolüüs sulas soolas - võimaldab vältida vee elektrolüütilist lagunemist ja võib takistada muude reaktsioonide kulgemist. Anoodil eraldub näiteks Cl2 ja katoodile koguneb Na+ Elektrolüüs lahuses vesi võib elektrolüütiliselt laguneda ning võib soodustada muude reaktsioonide kulgemist. Anoodil eraldub näiteks Cl2 ja katoodil H2.
keraamilised materjalid, suure poorsusega materjalid. Metallipulbreid saadakse mitmel erineval teel. Füüsikalised viisid on peenestamine ja sulametalli pihustamine. Peenestamisel lisatakse rikastatud maak või metallitöötlemisel jäänud jäägid jahvatusseadmesse. Pihustamise teel sulatatud või metalli sulam pihustatakse vee, suruõhu või gaasiga. Materjali keemilised omadused ei muutu. Keemilised viisid on oksiidide taandamine, metallide soolalahuse elektrolüüs ja karbonüül lagundamine. Oksiidide taandamisel metallioksiidid kuumutatakse taandavas keskkonnas või segatakse tahke taandajaga ja seejärel kuumutatakse kaitsvas keskkonnas. Metallide soolalahuste elektrolüüs seisneb alalisvoolu läbilaskmisest elektrolüüdist sadestuvad katoodile metalli osakesed, mis mehaaniliselt eemaldatakse. Võimalik saada puhtaid pulbreid, kuid vähese tootlikkusega ning kallis. Karbonüülide lagundamisel sünteesitakse
Vähesed metallid esinevad looduses ehedalt. Enamik metalle saadakse maakidest - metalli ühend mingi teise elemendiga. Maagi töötlemise põhietapid: 1) peenestamine ja rikastamine (maagis sisalduvate ainete füüsikaliste omaduste ärakasutamine) 2) särdamine (kuumutamine õhuhapniku juuresolekul - ühenditest saadakse oksiidid) 3) redutseerimine (kasutatakse C, CO2, H2, aktiivsemaid metalle Al, Mg, Na). 3. Metallide saamine elektrolüüsi abil Elektrolüüs - keemiline protsess, mis toimub elektrolüüsi lahuses või sulas elektrolüüsis elektrovoolu toimel. Elektrolüüs on metallide saamis meetod, kus metallid redutseeritakse ühenditest elektrivoolu abiga. Saadakse eelkõige mitmeid leelismetalle, aga ka teisi metalle (alumiinium). Elektrolüüsi kasutatakse ka metallide katmisel teise metalli kihiga (kroomimine, kuldamine, hõbetamine) või hästi puhta metalli saamisel. 4. Füüsikalised ja keemilised omadused
inhibiitori lisamine alandamine Raua kontakt Kloriidioonide esinemine Raua kontakt vasktraadiga elektrolüüdilahuses alumiiniumtraadiga 22. Too kolm näidet korrosioonist argielus. * ....................................... *....................................... *....................................... Elektrolüüs 23. Vali loetelust õige vastus. Elektrolüüs on ................................................................................. . Vastused: a) redoksprotsess, mille käigus aine hävib ümbritseva keskkonna toimel b) redoksprotsess, mille käigus aine laguneb alalisvoolu toimel c) redoksprotsess, mida kasutatakse elektrienergia tootmiseks 24. Ühenda õiged paarid. - negatiivset laengut kandev aatom või aatomite rühm
Keemiliste vooluallikate tähtsaimad iseloomustussuurused on elektromotoorjõud (tekitab ja säilitab suletud vooluringis, tööpinge, mahutavus (vooluallikast saadav elektrihulk) ja tööiga. Keemilised vooluallikad jagatakse kahte suurde liiki: ühekordse kasutusega (galvaanielemendid) ja mitmekordse kasutusega (akumulaatorid ehk akud). On olemas ka kütuseelemendid, mida võib käsitleda galvaanielementide erijuhtumina. 12. Metallide saamine ühenditest, elektrolüüs, korrosioon Metallide saamine ühenditest Vähesed metallid looduses ehedalt. Enamik metalle saadakse maakidest metalli ühend mingi teise elemendiga. Fe O pruun ja punane rauamaak, 2 3 3 Fe O magnetiit, FeS püriit, Al O , SnO , Cu S, NaCl, KCl, CaCO , MgCO , 4 2 2 3 2 2 3 3
keemiline või siseenergia muundatakse elektrienergiaks Elektromootorjõud suurus, mis iseloomustab indutseeritud elektrivälja ja kõrvaljõudude poolt positiivse elektrilaengu ümberpaigutamiseks nende jõudude poolt tehtava töö suhet sellesse elektrilaengusse. Elektromotoorjõud tekib mehaanilise, keemilise või mingi muu energia toimel ja võrdub vooluringi pinge ja vooluallika sisepingelangu summaga ning mõõdetakse voltides (V). Elektrolüüs lahuse või sulami keemilise koostise muutumine elektrivoolu toimel. Elektrolüüs on redoksreaktsioon. Nimipinge maksimaalne pinge, millel aparaat on määratud töötama Nimivõimsus näitab maksimaalset võimsust, mida seade võib arendada nimipingel töötades. 1) Elektrivoolu olemasolu 2 tingimust: Esiteks peab eksisteerima see, mis liigub. Teiseks, peab esinema põhjus, mis tekitab liikumise. Aines peab leiduma liikumisvõimelisi osakesi ja peab esinema põhjus, elektrijõud
Valguse hajumine tekib ainult heterogeenses keskkonnas. Selliseid keskkondi nimetatakse sogasteks keskkondadeks: - suits s.o. gaas, kus hõljuvad tahke aine väikesed osakesed; - udu s.o. gaas, kus on väikesed vedeliku piisad; - suspensioon s.o. vedelik, kus hõljuvad tahke aine väikesed osad; - emulsioon s.o. vedelik, kus hõljuvad teise vedeliku väikesed osakesed (mis ei lahustu selles vedelikus); - tahked ained , nagu piimklaas, pärlmutter, opaal jt. 5.Elektrolüüs (Faraday seadused)- Molekulide lagunemine lahustes. Aineid, milles elektrivool põhjustab keemilisi muutusi, nimetatakse teist liiki juhtideks ehk elektrolüütideks.Nende hulka kuuluvad soolade, hapete või leeliste vesilahused või lahused mõne teise vedelikuga. _____ lahustuva aine molekul + katioonid -------- lahusti molekulid anioonid Voolukandjateks on elektrolüüdis ioonid , milleks lahuses lagunevad lahustatava aine molekulid. Vedelikest suurima - ga on vesi ( = 81 ).
METALLIDE SAAMINE MAAGIST •Enamik metalle esineb looduses ühenditena(v. väärismetallid) •Tähtsamad metalliühendid looduses on: 1.soolad-leelis - ja leelismuldmetallid 2.oksiidid ja sulfiidid-vähemaktiivsed metallid • Metallide saamiseks redutseeritakse mineraale kõrgel temperatuuril (karbotermiline, aluminotermiline, vesinikuga) •Rauda toodetakse kahes etapis(malm ja teras) ELEKTROLÜÜS •Elektrolüüs on redoksreaktsioon, mis toimub elektrienergia arvel sulatatud elektrolüüdis või elektrolüüdi vesilahuses. •Alalisvooluallikast juurdeantava elektrienergia arvel on elektrolüüsil võimalik saada väga aktiivseid ja ebapüsivaid aineid, mida teisiti pole võimalik saada. •Elektrolüüsi korral toimub kaks protsessi: katoodil(negatiivse laenguga elektroodil)toimub redutseerumine ja anoodil(positiivse laenguga elektroodil)toimub oksüdeerumine.
lisandeid. Vase puhastusjääkidest toodetakse ka praktiliselt kogu germaanium ning samuti ka elktroonikale oluline element. Enamus maailmatoodangust on pärit Kongost. 7 5 Elektrometallurgilised meetodid Redutseeritakse metalliioonid elektrolüüdi lahusest või sulatatud ainest elektrivoolu abil. Elektrometallurgilisi meetoteid on kahte tüüpi: kaarleeksulatus ja elektrolüüs. Kaarleeksulatus on sisuliselt pürometallurgia meetod. Elekter kulub ainult kütteks, mitte redutseerimiseks. Protsess on hästi juhitav ja kasutatakse teda raskestisulavate metallide ja kõrglegeeritud eriteraste tootmiseks. Elektrolüüsiks nimetatakse lahuse või sulami keemilise koostise muutumist elektrivoolu toimel. Elektrolüüs on redoksreaktsioon. Sulatiste elektrolüüs on ainus majanduslikult mõistlik meetod aktiivsete metallide tootmiseks. Väga palju toodetakse
12V. Millise aja jooksul teeb see aku ära töö 1 kWh? Milline on selle aku elektromotoorjõud, kui tema sisetakistus on 0,03? 3. Lapiku patarei klemmide külge ühendati tester. Kui tester töötas voltmeetrina, mille takistust võib lugeda lõpmata suureks, siis näitas ta 4,4V. Ampermeetrina, mille takistus oli 0,3, näitas tester aga 2A. Kui suur oli patarei sisetakistus? 8. ELEKTRIVOOL VEDELIKES Elektrolüüs Elektrivool laetud osakeste suunatud liikumine võib tekkida igas keskkonnas elektrivälja mõjul, kus on olemas ,,vabu" laenguid. Esineb elektrivool ka vedelikes ja gaasides. Tahketes juhtides laengukandjad elektroonid Vedelikes ja gaasides ioonid Vesi juhib seda paremini elektrit, mida rohkem on selles lahustunud sooli. Hõrendatud gaas juhib elektrit paremini kui gaas hariliku rõhu juures. Vaatleme elektrivoolu vedelikes.
o Madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) o Hea säilivus o Kui tegemist on akudega siis on olulised veel: Maksimaaline laadimid- ja tühjendamiskordade arv Väike isetühjenemine · Erinevad vooluallikad: o Mangaan-tsinkelement o Leeliselement o Liitiumelement o Pliiaku o Liitium-ioonakud o Nikkel-kaadmiumaku o Nikkel-metallhüdriidaku o Kütuseelemendid · Elektrolüüs on: o redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis o elektroodide pinnal elektrivoolu toimel, kus elektrienergia muundub keemiliseks energiaks! o elektrokeemiline reaktsioon alalisvoolu mõjul, mis reeglina viib aine lagunemisele · Elektrolüüs liigitatakse: o Elektrolüüs sulatatud soolades o Elektrolüüs vesilahustes inertseste elektroodidega · Katoodil redutseerub metall Al 3+ + 3 Al
metallis sisalduvad vähemaktiivsed lisandid, metalli kontakt vähem aktiivse metalliga jt. Metalle saab kaitsta laki värvi või püsivama metalli kihiga. Aktiivsemad metallid leiduvad looduses peamiselt sooladena. Vähemakt. Oksiidide või sulfiid mineraalidena. Ehedana leidub väheseid metalle. Üks levinumaid metalli saamise viise on karbotemia- metallis saamine metallühendi redutseerimisel süsiniku või süsinik oksiidiga kõrgel tempil. Elektrolüüs on elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis elektrivoolu toimel kulgev redoks reaks. Elektrolüüs kulgeb elektrienergia arvel. Selle korral toim oks ja reds eraldi elektroodidel. Elektroodi millel toim redutseerimine on aktood ja mille oks on anood. Selle käigus läbib sade elektrivool- välisahelad liiguvad elektronid, lahuses liiguvad elektronid, lahuses ioonid(aniooni anoodi ja katioonid katoodi suunas).Sulam on materjal, mis koosneb
Klemmipinge=pingelang välistakistusel (I*R); allikapinge: E=U(avatud vooluahela korral), Pingelang vooluallikas: pinge sisetakistusel (I*r) 12. Selgita ütelust " patarei on tühi ", millal on vooluallikas lühises? Vana patarei sisetakistus on suur, kogu pinge langeb peaaegu voolallikale. Vooluallikas on lühises kui R=0 (välistakistus on 0) I=E/R, voolutugevus suureneb mitmeid kordi. 13. Iseloomusta eletrivoolu vedelikes: elektrolüüt, dissotsiatsioon, elektrolüüs, sõnasta elektrolüüsiseadus, valem, kirjelda elektrolüüsi rakendusi? Elektrolüüt: soolade, hapete, leeliste vesilahus; Dissotsiatsioon: molekulide jagunemine positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks; Elektrolüüs: Aine eraldumine elektroodil, elektrolüüsiseadus:elektroodil eraldunud aine mass on võrdeline elektrolüüti läbiva voolutugevus ja ajaga. (m=kIt) Kasutusalad: galvanosteegia(metallesemetele katete peale kandmine, kroomimine jne), galvanoplastika(esemetest
koostisainete kokkusulatamisel maak maavara, mida on võimalik kasutada metallide või teiste ainete tootmiseks alumiinotermia maagist metalli kättesaamine aktiivsema metalli abil karbotermia metalli redutseerimine maagist C või C-ühendi abil kõrgel temp.-il korrosioon metalli hävimine ümbritseva keskkonna toimel protektor kaitstav metallese pannakse kontakti juhtme abil aktiivsema metalliga elektrolüüs metalli tootmine elektri abil, lagunemisreaktsioon katood elektrood, millel toimub redutseerumisreaktsioon anood elektrood, millel toimub oksüdeerumisreaktsioon keemiline vooluallikas seade, milles keemilises reaktsioonis vabanev energia muudetakse vahetult elektrienergiaks aku taaslaetav keemilinevooluallikas kütuselement keemiline vooluallikas, milles saadakse elektrienergiat kütuseoksüdatsioonil vabaneva energia arvel
Elektritöö ja võimsus. Elektrivool elektrolüütides. ELEKTRIVOOLU TÖÖ: füüsikalinesuurus, mis iseloomustab elektrivälja energia teisteks energialiikideks muundumise mõõtu. tähis: A ühik: 1 J A = Uq A= Iut A= U2/ R * t A= I2 R t JOULE- LENZI SEADUS: elektrivoolu toimel juhis eralduv soojushulk on võrdne voolutugevusega ruudus, juhi takistuse ja aja korrutisega. A = Q = I2 R t ELEKTRIVOOLU VÕIMSUS: füüsikalinesuurus, mis näitab kui suure töö teeb elektrivool ühes ajaühikus. tähis: N ühik: 1 W N = A/t N = IU N = U2 / R N = I2 R ELEKTROLÜÜS keemilise ühendi molekulide lagunemine, mille käigus saavad tekkida erimärgliste laengutega ioonid. FARADAY ELEKTROLÜÜSI SEADUS: elektrolüüsil eraldanud aine mass on võrdeline elektrolüüti läbiva voolu tugevusega ja protsessi kestvusega. m = k * I *t ( Q = It ) VALEMI...
3 1. laengute vastastikkune toime(coulomb) 2. elektrivool 3. dielektrikud 4. elektrolüüs(faraday seadused) 5. valguse dispersioon 1. Jõud, millega üks laeng mõjub teisele on võrdeline nedne laengute suurusega ja pöördvõrdeline nende langute vahekauguse ruuduga. Ühenimeliste laengute korral on jõud positiivne (tõukuvad) ja erinimeliste puhul negatiivne(tõmbuvad) 2. Asetades elektrijuhi elektrivälja hakkab juhis olevatele vabadele laengutele mõjuma elektriline jõud f=qE See tekitab laengute
Enamik metalle esineb looduses ühenditena. Kivimeid, mis sisaldavad tootmisväärses koguses metallide looduslikke ühendeid, nimetatakse maakideks. Maakide töötlemise põhilised etapid: 1. Maagi rikastamine (lisanditest puhastamine) 2. Metalli redutseerimine maagist a) koksiga: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 b) vesinikuga - puhaste metallide tootmisel: CuO + H2 = Cu + H2O c) alumiiniumiga - rasksulavate metallide tootmisel Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 d) elektrivooluga (sulandi elektrolüüs) - aktiivsete metallide tootmisel: 2Na+ + 2Cl- = 2Na + Cl2
Redoksreaktsioo On reaktsioon mille käigus muutub elementide o-a Oksüdeerija Liidab elektrone, o-a väheneb ja tema redutseerub Redutseerija Annab elektrone ära, o-a suureneb ja tema oksudeerub Elektrolüüs On elektrolüüdide laugunemine alalisvoolu toimel. Kaks elektrolüüdi on panud elektrolüüdide lahusesse ja ühendatud vooluallikaga klemmidega Katiood Negatiivne elektrood, redutseerub Anioon Positiivne elektood, oksüdeerub Elektrolüüdide kasutamine 1.Toodetakse aktiivseid metalle(Na, K, Ca, Mg) 2.Toodetakse kloori, vesinikku ja hapnikku 3.Metalli pinde kaetakse teise metalli kihiga 4.Rafineerimine aine puhastamine ebasoodsatest lisanditest.
Vesinik on keemiline element mille järjenumber on 1. Ta on ka kõige lihtsama aatomiehitusega ning väikseima aatommassiga element. Vesinikku esineb peaaegu kõikides orgaanilistes ühendites kuid teda ei esine maakoores. Vesinik on värvuseta, lõhnata, maitseta ja kergesti süttiv gaas. Ta on ka väga hea soojusjuht. Vesinik on redutseerija, mis põleb õhus helesinise leegiga ja kuumutamisel reageerib paljude ainetega. Üks meetod millega vesinikku saada on elektrolüüs kus paljudel elektrolüütilistel protsessidel eraldub vesinik ja see püütakse kinni. Laborites saadakse vesinikku metalli ja happe vahelisel reaktsioonil. Kõrgel tempetatuuril redutseeruvad metallid oksiididest vesiniku abil vabaks metalliks. Sain teada et vesinikku kasutatakse metallide töötlemeisel ja et ta on kergesti süttiv ja põleb helesinise leegiga. https://www.taskutark.ee/m/keemilised-elemendid/ https://www.taskutark.ee/m/vesinik-2/ https://annaabi
abiks.pri.ee Aluminotermia meetod, kus metalli redutseerimisel ühenditest kasutatakse redutseerijana alumiiniumi Duralumiinium koosneb alumiiniumist, vasest ja mangaanist on alumiiniumist veidi raskem, kuid vastupidav nagu teras Elektrokeemiline toimuvad redoksreaktsioonid metalli pinnal olevas elektrolüüdi korrosioon lahuses. Elektrolüüs metalli redutseerimine ühenditest elektrivoolu abil Keemiline korrosioon toimub eelkõige kuivade gaasiliste ainete reageerimisel metalliga. Intensiivsemalt kulgeb see kõrgemal temperatuuril. Keemilise korrosiooni korral reageerivad metalli aatomid oksüdeeriva aine molekulidega otseselt. Keemiline vooluallikas seade, milles keemilisel reaktsioonil vabanev energia muudetakse
annaabi.ee 
