Eriyiklerin ve madde çözeltilerinin elektrolizi. Kalsiyum ve alaşımlarının elektrolitik üretimi

3. Makbuz. Kalsiyum, erimiş klorürün elektrolizi ile elde edilir.

4. Fiziksel özellikler. Kalsiyum, alkali metaller gibi çok hafif (ρ = 1,55 g/cm3) gümüş-beyaz bir metaldir, ancak onlarla kıyaslanamayacak kadar serttir ve 851 0 C'ye eşit çok daha yüksek bir erime noktasına sahiptir.

5. Kimyasal özellikler. Alkali metaller gibi kalsiyum da güçlü bir indirgeyici maddedir ve şematik olarak aşağıdaki şekilde temsil edilebilir:

Kalsiyum bileşikleri alevi tuğla kırmızısına boyar. Alkali metaller gibi kalsiyum metali de genellikle bir gazyağı tabakası altında depolanır.

6. Başvuru. Kalsiyum metali, yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle bazı refrakter metallerin (titanyum, zirkonyum vb.) oksitlerinden indirgenmesinde kullanılır. Kalsiyum ayrıca çelik ve dökme demir üretiminde, ikincisini oksijen, kükürt ve fosfordan arındırmak, rulman üretimi için gerekli olan belirli alaşımları, özellikle kurşun-kalsiyum üretmek için kullanılır.

7. Endüstride elde edilen en önemli kalsiyum bileşikleri.

Kalsiyum oksit endüstriyel olarak kireç taşının kalsine edilmesiyle üretilir:

CaCO3 → CaO + CO2

Kalsiyum oksit, refrakter beyaz bir maddedir (2570 0 C sıcaklıkta erir), aktif metallerin ana oksitlerinde bulunan kimyasal özelliklere sahiptir (I, Tablo II, s. 88).

Kalsiyum oksidin suyla reaksiyonu büyük miktarda ısı açığa çıkarır:

CaO + H 2 O ═ Ca (OH) 2 + Q

Kalsiyum oksit sönmemiş kirecin ana bileşenidir ve kalsiyum hidroksit sönmüş kirecin ana bileşenidir.

Kalsiyum oksidin su ile reaksiyonuna kireç sönmesi denir.

Kalsiyum oksit esas olarak sönmüş kireç üretmek için kullanılır.

Kalsiyum hidroksit Ca(OH)2 büyük pratik öneme sahiptir. Sönmüş kireç, kireç sütü ve kireç suyu şeklinde kullanılır.

Sönmüş kireç ince, gevşek bir tozdur, genellikle gri renktedir (kalsiyum hidroksitin bir bileşeni), suda az çözünür (20 0 C'de 1 litre suda 1,56 g çözünür). İnşaatta sönmüş kireç ile çimento, su ve kumun hamur benzeri bir karışımı kullanılır. Karışım yavaş yavaş sertleşir:

Ca (OH) 2 + C02 → CaC03 ↓ + H20

Kireç sütü, süte benzer bir süspansiyondur (süspansiyon). Sönmüş kirecin fazlası suyla karıştırıldığında oluşur. Kireç sütü, ağartıcı üretiminde, şeker üretiminde, bitki hastalıklarıyla mücadelede gerekli karışımların hazırlanmasında ve ağaç gövdelerinin badanalanmasında kullanılmaktadır.

Kireç suyu, kireç sütünün filtrelenmesiyle elde edilen berrak bir kalsiyum hidroksit çözeltisidir. Laboratuvarda karbon monoksiti (IV) tespit etmek için kullanılır:

Ca(OH)2 + C02 → CaC03 ↓ + H20

Karbon monoksitin (IV) uzun süre geçmesiyle çözelti şeffaf hale gelir:

CaCO3 + C02 + H2O → Ca(HCO3)2

Ortaya çıkan berrak kalsiyum bikarbonat çözeltisi ısıtılırsa tekrar bulutlanma meydana gelir:

Benzer süreçler doğada da meydana gelir. Su, çözünmüş karbon monoksit (IV) içeriyorsa ve kireçtaşına etki ediyorsa, kalsiyum karbonatın bir kısmı, çözünür kalsiyum bikarbonata dönüştürülür. Yüzeyde çözelti ısınır ve kalsiyum karbonat tekrar çöker.

* Ağartıcının pratik önemi büyüktür. Sönmüş kirecin klor ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilir:

2 Ca(OH) 2 + 2 Cl 2 → Ca(ClO) 2 + CaCl 2 + 2H 2 O

Ağartıcının aktif bileşeni kalsiyum hipoklorittir. Hipoklorit hidrolize uğrar. Bu hipokloröz asit açığa çıkarır. Karbonik asit bile hipokloröz asidi tuzundan uzaklaştırabilir:

Ca(ClO) 2 + C02 + H 2 O → CaCO 3 ↓+ 2 HClO

2 HClO → 2 HCl + O 2

Ağartıcının bu özelliği ağartma, dezenfeksiyon ve gazdan arındırma amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır.

8. Alçı. Aşağıdaki alçı türleri ayırt edilir: doğal - CaS04 ∙ 2H20, yanmış - (CaS04) 2 ∙ H20, susuz - CaS04.

Yanmış (yarı sulu) alçı veya kaymaktaşı (CaSO 4) 2 ∙ H2O, doğal alçıtaşının 150-180 0 C'ye ısıtılmasıyla elde edilir:

2 → (CaS04) 2 ∙ H 2 Ö + 3H 2 Ö

Kaymaktaşı tozunu suyla karıştırırsanız, hızla sertleşen yarı sıvı bir plastik kütle oluşur. Sertleşme süreci su ilavesiyle açıklanmaktadır:

(CaS04) 2 ∙ H 2 Ö + 3H 2 Ö → 2

Yanmış alçının sertleşme özelliği pratikte kullanılmaktadır. Örneğin kireç, kum ve su ile karıştırılmış kaymaktaşı sıva olarak kullanılır. Saf kaymaktaşı sanatsal eşyaların yapımında kullanılır ve tıpta alçı kalıplarının uygulanmasında kullanılır.

Doğal alçı CaSO 4 ∙ 2H 2 O daha yüksek bir sıcaklıkta ısıtılırsa, suyun tamamı açığa çıkar:

CaS04 ∙ 2H 2 O → CaS04 + 2H 2 O

Ortaya çıkan susuz alçı CaS04 artık su ekleyemediğinden buna ölü alçı adı verildi.

Su sertliği ve ortadan kaldırmanın yolları.

Herkes sabunun yağmur suyunda (yumuşak su) iyi köpürdüğünü bilir, ancak kaynak suyunda genellikle az köpüklenir (sert su). Sert suyun analizi, önemli miktarda çözünür kalsiyum ve magnezyum tuzları içerdiğini gösterir. Bu tuzlar sabunla çözünmeyen bileşikler oluşturur. Bu tür su, içten yanmalı motorların soğutulması ve buhar kazanlarının çalıştırılması için uygun değildir, çünkü sert su ısıtıldığında soğutma sistemlerinin duvarlarında kireç oluşur. Ölçek ısıyı iyi iletmez; bu nedenle motorların ve buhar kazanlarının aşırı ısınması mümkündür, ayrıca aşınmaları da hızlanır.

Ne tür sertlikler var?

Karbonat veya geçici sertlik, kalsiyum ve magnezyum bikarbonatların varlığından kaynaklanır. Aşağıdaki yollarla ortadan kaldırılabilir:

1) kaynatma:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + H2O + CO2

Mg(HCO 3) 2 → MgCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

2) kireç sütü veya sodanın etkisi:

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3 ↓ + 2H2O

Ca(HCO3)2 + Na2C03 → CaCO3 ↓ + 2NaHCO3

Ca 2+ + 2 HCO 3 - + 2 Na + + CO 3 2- → CaCO 3 ↓ + 2 Na + + 2HCO 3 -

Ca 2+ + CO 3 2- → CaCO 3 ↓

Karbonat olmayan veya kalıcı sertlik, kalsiyum ve magnezyumun sülfat ve klorürlerinin varlığından kaynaklanmaktadır.

Sodanın etkisiyle elimine edilir:

CaS04 + Na2C03 → CaCO3 ↓ + Na2S04

MgS04 + Na2C03 → MgCO3 ↓ + Na2S04

Mg 2+ + SO 4 2- + 2Na + + CO 3 2- → MgCO 3 ↓ + 2Na + + SO 4 2-

Mg 2+ + CO 3 2- → MgCO 3 ↓

Karbonatlı ve karbonatsız sertlik toplam su sertliğini oluşturur.

IV. Bilginin pekiştirilmesi (5 dk.)

1. Periyodik tabloya ve atom yapısı teorisine dayanarak magnezyum ve kalsiyumun hangi özelliklerinin ortak olduğunu açıklayın. Karşılık gelen reaksiyonların denklemlerini yazın.

2. Hangi mineraller kalsiyum içerir ve nasıl kullanılır?

3. Bir doğal mineralin diğerinden nasıl ayırt edileceğini açıklayın.

V. Ödev (3 dk.)

Soruları cevaplayın ve 1-15, § 48,49 numaralı alıştırmaları tamamlayın, 1-4, s. 132-133 numaralı alıştırmaları çözün.

Okulda "Kalsiyum ve bileşikleri" konulu ders planı tam olarak buna benziyor.

Yukarıdakilerden yola çıkarak okul kimya dersinin çevresel içerikle doldurulması ihtiyacı açıktır. Yapılan çalışmanın sonuçları üçüncü bölümde sunulacaktır.

Bir kerelik) – %0,01. 4 İçindekiler Giriş.................................................................. .... .................................................... ................ ....................4 Bölüm 1. Karbon örneğini kullanarak okul kimya dersi dersinde disiplinlerarası bağlantılar ve bileşikleri.................................................................. ................................... ....5 1.1 Öğrencileri geliştirmek için disiplinler arası bağlantıların kullanılması...

Aktivite. Yaratıcı bir kişiliğin gelişimine katkıda bulunacak öğretim yöntem ve biçimlerinin araştırılması, bazı özel öğretim yöntemlerinin ortaya çıkmasına yol açmıştır, bunlardan biri de oyun yöntemleridir. Kimya çalışmalarında oyun öğretim yöntemlerinin didaktik ve psikolojik-pedagojik özelliklere uygun olarak uygulanması öğrencilerin hazırlık düzeyini arttırır. Rusça'da "oyun" kelimesi...

Ve hijyenik gereksinimler); eğitimsel ve fiziksel aktivitenin çocuğun yaş yeteneklerine uygunluğu; gerekli, yeterli ve rasyonel olarak organize edilmiş motor modu. Sağlık tasarrufu sağlayan eğitim teknolojisi (Petrov) ile manevi, duygusal, entelektüel, korunması, güçlendirilmesi ve geliştirilmesi için mümkün olan maksimum koşulları yaratan bir sistemi anlıyor ...

Elektroliz, bir eriyik veya elektrolit çözeltisinden doğrudan elektrik akımı geçtiğinde elektrotlarda meydana gelen bir redoks reaksiyonudur.

Katot indirgeyici bir maddedir ve katyonlara elektron verir.

Anot oksitleyici bir maddedir ve anyonlardan elektronları kabul eder.

Katyonların aktivite serisi:	Na + , Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , H+ , Cu 2+ , Ag + _____________________________→ Artan oksidatif kapasite
Anyon aktivite serisi:	I - , Br - , Cl - , OH - , NO 3 - , CO 3 2- , SO 4 2- ←__________________________________ Artan iyileşme yeteneği

Eriyiklerin elektrolizi sırasında elektrotlarda meydana gelen işlemler

(elektrotların malzemesine ve iyonların yapısına bağlı değildir).

1. Anyonlar anottan boşaltılır ( bir m-; AH-

A m - - mē → A °; 4 OH - - 4ē → O 2 + 2 H 2 O (oksidasyon süreçleri).

2. Katyonlar katotta boşaltılır ( ben + , H + ), nötr atomlara veya moleküllere dönüşüyor:

Ben n + + n ē → Ben ° ; 2 H + + 2ē → H 2 0 (kurtarma süreçleri).

Çözeltilerin elektrolizi sırasında elektrotlarda meydana gelen işlemler

KATOT (-) Katot malzemesine bağlı değildir; stres serisindeki metalin konumuna bağlıdır	ANOT (+) Anot malzemesine ve anyonların yapısına bağlıdır.
	Anot çözünmezdir (inerttir), yani. den imal edilmiş kömür, grafit, platin, altın.	Anot çözünür (aktif), yani. den imal edilmişCu, Ag, Zn, Hayır, Feve diğer metaller (hariç)puan, Au)
1.Öncelikle gerilmeler serisinde yer alan metal katyonları indirgenir.H 2 : Ben n+ +nē → Ben°	1. Öncelikle oksijensiz asitlerin anyonları oksitlenir (hariç)F - ): A m- - mē → A°	Anyonlar oksitlenmez. Anodun metal atomları oksitlenir: Ben° - nē → Ben n+ Erkekler + katyonlar çözüme geçin. Anot kütlesi azalır.
2. Orta aktiviteye sahip metal katyonlarıAl Ve H 2 , suyla aynı anda yenilenir: Ben n+ + nē →Ben° 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	2.Oksoasit anyonları (BU YÜZDEN 4 2- , CO 3 2- ,..) Ve F - oksitlenmez, moleküller oksitlenirH 2 Ö : 2H 2 O - 4ē → O 2 +4H +
3. Aktif metallerin katyonlarıLi önce Al (dahil) azalmaz ancak moleküller azalırH 2 Ö : 2 H 2 O + 2ē →H 2 + 2OH -	3. Alkali çözeltilerin elektrolizi sırasında iyonlar oksitlenirAH- : 4OH - - 4ē → O2 +2H2O
4. Asit çözeltilerinin elektrolizi sırasında katyonlar azalır H+: 2H + + 2ē → H 2 0

ERİYİLERİN ELEKTROLİZİ

1. Egzersiz. Erimiş sodyum bromürün elektrolizi için bir şema hazırlayın. (Algoritma 1.)

Sıralama	Eylemlerin Gerçekleştirilmesi
	NaBr → Na + + Br -
	K- (katot): Na+, A+ (anot): Br -
	K + : Na + + 1ē → Na 0 (iyileşmek), A + : 2 Br - - 2ē → Br 2 0 (oksidasyon).
	2NaBr = 2Na +Br2

Görev 2. Erimiş sodyum hidroksitin elektrolizi için bir şema hazırlayın. (Algoritma 2.)

Sıralama	Eylemlerin Gerçekleştirilmesi
	NaOH → Na + + OH -
2. İyonların ilgili elektrotlara hareketini gösterin	K- (katot): Na+, A + (anot): OH -.
3. Yükseltgenme ve indirgeme işlemlerinin diyagramlarını çizin	K - : Na ++ 1ē → Na 0 (iyileşmek), A + : 4 OH - - 4ē → 2 H2O + O2 (oksidasyon).
4. Erimiş alkalinin elektrolizi için bir denklem oluşturun	4NaOH = 4Na + 2H20 + O2

Görev 3.Erimiş sodyum sülfatın elektrolizi için bir şema hazırlayın. (Algoritma 3.)

Sıralama	Eylemlerin Gerçekleştirilmesi
1. Tuzun ayrışması için bir denklem oluşturun	Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
2. İyonların ilgili elektrotlara hareketini gösterin	K- (katot): Na+ A+ (anot): SO 4 2-
	K - : Na ++ 1ē → Na 0 , A + : 2SO 4 2- - 4ē → 2SO 3 + O 2
4. Erimiş tuzun elektrolizi için bir denklem oluşturun	2Na2S04 = 4Na + 2SO3 + Ö2

ÇÖZELTİLERİN ELEKTROLİZİ

1. Egzersiz.İnert elektrotlar kullanılarak sulu bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi için bir şema hazırlayın. (Algoritma 1.)

Sıralama	Eylemlerin Gerçekleştirilmesi
1. Tuzun ayrışması için bir denklem oluşturun	NaCl → Na + + Cl -
	Çözeltideki sodyum iyonları indirgenmediği için su azalır. Klor iyonları oksitlenir.
3. İndirgenme ve yükseltgenme süreçlerinin diyagramlarını çizin	K - : 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - A + : 2Cl - - 2ē → Cl 2
	2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH

Görev 2.Sulu bir bakır sülfat çözeltisinin elektrolizi için bir şema hazırlayın ( II ) atıl elektrotlar kullanarak. (Algoritma 2.)

Sıralama	Eylemlerin Gerçekleştirilmesi
1. Tuzun ayrışması için bir denklem oluşturun	CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-
2. Elektrotlardan deşarj edilecek iyonları seçin	Katotta bakır iyonları indirgenir. Sulu bir çözeltideki anotta sülfat iyonları oksitlenmez, dolayısıyla su oksitlenir.
3. İndirgenme ve yükseltgenme süreçlerinin diyagramlarını çizin	K - : Cu 2+ + 2ē → Cu 0 A + : 2H 2 O - 4ē → O 2 +4H +
4. Sulu bir tuz çözeltisinin elektrolizi için bir denklem oluşturun	2CuSO4 +2H2O = 2Cu + O2 + 2H2S04

Görev 3.İnert elektrotlar kullanılarak sulu bir sodyum hidroksit çözeltisinin sulu bir çözeltisinin elektrolizi için bir şema hazırlayın. (Algoritma 3.)

Sıralama	Eylemlerin Gerçekleştirilmesi
1. Alkalilerin ayrışması için bir denklem oluşturun	NaOH → Na + + OH -
2. Elektrotlardan deşarj edilecek iyonları seçin	Sodyum iyonları indirgenemez, dolayısıyla katotta su azalır. Hidroksit iyonları anotta oksitlenir.
3. İndirgenme ve yükseltgenme süreçlerinin diyagramlarını çizin	K - : 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2 OH - A + : 4 OH - - 4ē → 2 H2O + O2
4. Sulu alkali çözeltinin elektrolizi için bir denklem yazın	2 H 2 Ö = 2 H 2 + Ö 2 yani Sulu bir alkali çözeltinin elektrolizi, suyun elektrolizine indirgenir.

Hatırlamak.Oksijen içeren asitlerin elektrolizi sırasında (H 2 SO 4, vb.), bazlar (NaOH, Ca (OH) 2, vb.) , aktif metallerin ve oksijen içeren asitlerin tuzları(K 2 SO 4, vb.) Suyun elektrolizi elektrotlarda meydana gelir: 2 H 2 Ö = 2 H 2 + Ö 2

Görev 4.Gümüşten yapılmış bir anot kullanılarak sulu bir gümüş nitrat çözeltisinin elektrolizi için bir şema hazırlayın, yani. anot çözünür. (Algoritma 4.)

Sıralama	Eylemlerin Gerçekleştirilmesi
1. Tuzun ayrışması için bir denklem oluşturun	AgNO 3 → Ag + + NO 3 -
2. Elektrotlardan deşarj edilecek iyonları seçin	Gümüş iyonları katotta indirgenir ve gümüş anot çözünür.
3. İndirgenme ve yükseltgenme süreçlerinin diyagramlarını çizin	K - : Ag + + 1ē→ Ag 0; bir+: Ag 0 - 1ē→ Ag +
4. Sulu bir tuz çözeltisinin elektrolizi için bir denklem oluşturun	Ag + + Ag 0 = Ag 0 + Ag + elektroliz, gümüşün anottan katoda aktarılmasıyla gerçekleşir.

Doğru seçeneği seçin.

91. Bir katyon karışımından: Ag + , Cu 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ ilk olarak aşağıdaki katyonlar indirgenecektir:

92. Metali nikel ile kaplamak için elektroliz aşağıdakiler kullanılarak gerçekleştirilir:

93. Bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi sırasında katottaki çözelti ortamı şöyledir:

1. doğal

   alkalin

94. Kalsiyum, kalsiyum klorürden şu şekilde elde edilebilir:

1) çözeltinin elektrolizi

2) eriyiğin elektrolizi

3) hidrojenin azaltılması

4) termal ayrışma.

95. Bir bakır klorür çözeltisinin (bakır anot) elektrolizi sırasında, aşağıdakiler anotta oksitlenecektir:

2) oksijen

3) hidrojen

96. Anotta grafit elektrotlar bulunan bir sodyum karbonat çözeltisinin elektrolizi sırasında aşağıdakiler meydana gelir:

1) CO2 salınımı

2) oksijen salınımı

3) hidrojen evrimi

4) sodyum çökelmesi.

Bölüm B

Görevlere eksiksiz çözümler verin.

1. Demir atomları için elektronik bir formül oluşturun, normal ve uyarılmış hallerdeki değerlik elektronlarını grafiksel olarak belirtin. Bir demir atomu hangi oksidasyon durumlarını sergileyebilir? Karşılık gelen oksidasyon durumlarında demir oksit ve hidroksit örnekleri verin, doğalarını belirtin.

kJ/mol y y y (-285,84)

amonyak oluşum ısısı (N 0 varış.(N.H. 3 )) eşittir:

92,15 kJ/mol;

92,15 kJ/mol;

46,76 kJ/mol;

46,76 kJ/mol.

4. Bakır (II) oksidin alüminyumla indirgenmesinin reaksiyonu mümkündür

G 0 varış.. 3CuO + 2Al = Al 2 Ö 3 + 3Cu

kJ/mol -129,8 -1582

Gibbs serbest enerjisi (Gx.r.) şuna eşittir:

5. 1 mol ortofosforik asit, 1 mol sodyum hidroksit ile reaksiyona girdiğinde aşağıdakiler oluşur:

1) sodyum ortofosfat 3) sodyum dihidrojen ortofosfat

2) sodyum hidrojen fosfat 4) sodyum fosfat

Moleküler iyonik reaksiyon denklemlerini yazın. Kısa iyonik denklemdeki tüm katsayıların toplamı ...

6. Metil portakal, iki tuzdan her biri suda çözündüğünde sarıya döner:

1) K 2 S ve K 3 PO 4 3) LiCl ve FeS04

2) KNO 3 ve K 3 PO 4 4) CH 3 COOK ve K 2 SO 4

Hidroliz reaksiyonları için moleküler iyonik denklemleri yazın.

7. Alüminyum sülfat ve sodyum karbonat tuzlarının sulu çözeltileri etkileşime girdiğinde, kısa iyonik denklemdeki katsayıların toplamı şuna eşittir:

1) 10 2) 12 3) 13 4) 9

İki tuzun her biri suda çözüldüğünde asidik bir ortam oluşur:

1) BaCl2 ve AlCl3 3) CuCl2 ve LiCl

2) K 2 S ve K 3 PO 4 4) NH 4 NO 3 ve Zn(NO 3) 2

Moleküler iyonik hidroliz denklemlerini oluşturun ve ilk adımı kullanarak hidroliz sabitini türetin.

Diyagramı olan reaksiyon denkleminde:

FeSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Başlangıç ​​maddelerinin formüllerinin önündeki katsayıların toplamı şuna eşittir:

Soruna tam bir çözüm verin (iyon elektronik yöntemini kullanın).

Hibridizasyon CA'sının türünü belirlerken doğru eylem sırasını oluşturun. bir parçacıkta:

Kibrit:

Hibridizasyon tipi C.A. Parçacık

1) sp2 a) H20

2) sp3 b) VN3

3) sp 3 d c) SCl 6

4) sp 3 d 2 g) CO

Algoritmayı kullanarak, C.A.'nın bulunduğu parçacıkları düşünün. sp 3 ve sp 3 d hibridizasyonunda.

İÇİNDEG. e.:Ag | AgNO 3 | | Fe(HAYIR 3 ) 2 | Fe

No'daki emf'yi hesaplayın.

Görevlere eksiksiz çözümler verin

giriiş

BÖLÜM I. Literatür taraması

1.1. Kalsiyum klorür elde etme ve geri dönüştürme yöntemleri 7

1.1.1 Kimyasal yöntemler 7

1.1.2. Elektrokimyasal yöntemler 10

1.2. Kalsiyum sakkaratların hazırlanması ve bunların korozyon önleyici olarak kullanılması 12

1.3 Klor gazının elektrokimyasal sentezi 13

1.4. Karbondioksit sentezi 16

1.5. Kalsiyum iyonları içeren doğal sulardaki elektrokimyasal süreçlerin modelleri 17

1.5L. Termal suların elektrolizi 17

1.5.2. Deniz suyunun elektrolizi 20

1.6. Literatür incelemesinden elde edilen sonuçlar 23

BÖLÜM II. Deneysel prosedür 24

2.1. Polarizasyon ölçümleri 24

2.2- Elektrokimyasal sentezler 25

2.3. Ürünlerin analizi ve tanımlanmasına yönelik metodoloji 26

2.4. Elde edilen sonuçların matematiksel işlenmesi 33

Bölüm III. Deneysel veriler ve tartışma

3.1. Çeşitli elektrot malzemeleri üzerinde kalsiyum klorür çözeltisindeki elektrot reaksiyonlarının modelleri 39

3.1.1. Anodik süreç - kalsiyum klorür çözeltisinin elektrolizi sırasında klor gazı oluşum kinetiği ve mekanizması 39

3.1.2. Katot işlemi - bir kalsiyum klorür çözeltisinin elektrolizi sırasında hidrojen gazı oluşumunun kinetiği 45

3.1.3. Sulu bir kalsiyum klorür çözeltisinin elektrolizinin hazırlık yönleri 48

3.2. Çeşitli elektrot malzemeleri üzerinde sulu çözeltilerde (CAC12 + SUCCAROSE) elektrot reaksiyonlarının ortaya çıkmasının özellikleri 50

3.2.1. Katot işlemi 50

3.2.2. Kalsiyum sakarozun elektrokimyasal üretiminin hazırlayıcı yönleri 58

3.2.3. Sistemdeki elektrot reaksiyonlarının modelleri: (CaC12 + sükroz + Ca(OH)2) 61

3.2.3.1 Anodik süreç 61

3.2.3.2 Katot işlemi 62

3.3. Sistemdeki elektrot reaksiyonlarının modelleri [CaCl2+NIII3+Ca(III3)2] 65

3.3.1. Anodik süreç 65

3.3.2. Katot işlemi. 68

3.3.3. Kalsiyum nitratın elektrokimyasal sentezinin hazırlayıcı yönleri 74

3.3.4. Karbondioksitin elektrokimyasal üretiminin hazırlayıcı yönleri 75

3.4 Kalsiyum asetatın elektrokimyasal üretimi 78

3.4.1. Çeşitli elektrot malzemeleri üzerinde kalsiyum asetatın elektrosentezinde katodik sürecin özellikleri 79

3.4.2. Kalsiyum asetat elektrosentezinin hazırlayıcı yönleri 87

Edebiyat

Çalışmaya giriş

Konunun alaka düzeyi. Hemen hemen tüm doğal sular değişen konsantrasyonlarda kalsiyum bileşikleri içerir. Soda üretimi, klorlu organik bileşiklerin hidrolizi ve diğer üretim süreçleri sırasında atık olarak büyük miktarlarda kalsiyum klorür oluşur.

Kalsiyum klorürün işlenmesi için bilinen kimyasal ve elektrokimyasal yöntemlerin önemli dezavantajları vardır: klorürün ayrışması

950-1000 C sıcaklıktaki kalsiyum, özel yapı malzemelerinin kullanımını ve yüksek enerji maliyetlerini gerektirir; kalsiyum klorür çözeltilerinin elektrolizi sırasında katotta çözünmeyen bir çökelti biriktirilir (tCa(OH)2* iCaCI2) ve zamanla elektrik akımının sistemden geçişi durur.

Kalsiyum klorürün, organik ve farmasötik üretimde hidroklorik asit, klor, klorosülfonik asitler ve alüminyum klorür üretimi için yeni bir hammadde türü olarak kullanılarak daha değerli ürünlere işlenmesi acil bir sorundur.

Bu amaçlar için özellikle umut verici olanlar, elektro-oksidatif ve elektro-indirgeyici prosesler kullanılarak, reaktifler kullanılmadan kimyasal ürünlerin sentezine olanak tanıyan elektrokimyasal yöntemlerdir.

Tez çalışmasında araştırma nesnelerinin seçimi, bir yandan nihai ürünlerin değeri, diğer yandan da büyük tonajlı endüstriyel atık olan kalsiyum klorürün hammadde olarak kullanılma olasılığı ile belirlendi. işlenmesi çevrenin zararlı endüstriyel emisyonlardan korunmasına yardımcı olur.

Çalışmanın amacı ve hedefleri. Çalışmanın amacı hukuku incelemekti
elektrot reaksiyonlarının boyutları ve kalsiyum içeren ürünlerin üretimi
kalsiyum klorürün sulu çözeltilerinden elde edilen sıvı bileşikler.

Bu hedefe ulaşmak aşağıdaki görevleri çözmeyi gerektiriyordu:

çeşitli elektrot malzemeleri üzerinde sulu kalsiyum klorür çözeltilerinden klor salınımının anodik reaksiyonunu incelemek;

kalsiyum klorür, kalsiyum nitrat, kalsiyum asetat ve kalsiyum klorür ile sükroz karışımının sulu çözeltilerinde elektrot reaksiyonlarının kinetiğini ve mekanizmasını oluşturmak;

Kalsiyumun elektrokimyasal sentezi için en uygun parametreleri belirleyin
F ci içeren bileşikler: akım yoğunluğu, elektrolit konsantrasyonları,

Hedef ürünlerin mevcut çıktıları.

Çalışmanın nesneleri elektrokimyasal süreçler, proteinler ve
sulu klorür çözeltilerinde çeşitli elektrot malzemelerine nüfuz etme
çeşitli katkı maddeleri içeren kalsiyum. Araştırma nesnesinin seçimi şu şekilde belirlendi:
bir yandan yarışlarda elektrot işlemlerinin bilgi eksikliği ve karmaşıklığı
incelenmekte olan sistemler ve diğer yandan atık kullanma olasılığı
Ş değerli ürünler elde etmek için büyük ölçekli kalsiyum klorür üretimi

ürünler.

Bilimsel yenilik:

Kalsiyum iyonları içeren sulu çözeltilerin elektrolizi için teknoloji ve ileri teknolojik çözümler için bilimsel bir temel oluşturuldu;

Anodik ve katodik reaksiyonların oluşma şekilleri
kalsiyum içeren bileşiklerin çeşitli elektrot malzemelerine radyasyonu

Pratik önemiİşler:

İlk kez hammadde olarak kalsiyum klorür kullanılarak kalsiyum asetat, kalsiyum sakaroz, kalsiyum nitrat, karbondioksit, klor ve hidrojen gazları gibi değerli kimyasal bileşikler sentezlendi.

Onay iş. Ana sonuçlar, organik bileşiklerin elektrokimyası hakkındaki XIV toplantısında "Organik bileşiklerin elektrokimyası haberleri" (Novocherkassk, 1998), Tüm Rusya bilimsel ve pratik konferansı "Teknoloji ve tıpta kimya" (Makhachkala)'da rapor edildi ve tartışıldı. , 2002), St. Petersburg Devlet Düşük Sıcaklık ve Gıda Teknolojileri Üniversitesi'nin 70. yıldönümüne adanan Uluslararası Bilimsel-teknik konferansta (St. Petersburg, 2001), Uluslararası Konferans "Organik kimyanın modern sorunları, ekoloji ve biyoteknoloji" (Luga, 2001), tüm Rusya'nın son konferanslarında " Ekoloji ve doğal kaynakların rasyonel kullanımı" (St. Petersburg, 2001 ve 2002).

Tezin kapsamı ve yapısı. Tez bir giriş, üç bölüm, sonuç ve 111 başlık içeren bir referans listesinden oluşmaktadır. Eser 100 sayfalık daktilo metniyle sunulmuş olup, 36 şekil ve 6 tablodan oluşmaktadır.

Çalışma, Rusya Federasyonu Eğitim Bakanlığı'ndan "Bilim ve teknolojinin öncelikli alanlarında yüksek öğrenimin bilimsel araştırması" programı, "Ekoloji ve doğal kaynakların rasyonel kullanımı" alt programı kapsamında verilen hibe çerçevesinde gerçekleştirildi. bölüm - "İnsan yapımı oluşumların sorunları ve endüstriyel ve evsel atıkların kullanımı 2001-2002." .

Kalsiyum sakkaratların hazırlanması ve korozyon önleyici olarak kullanılması

Ağartıcıların (kalsiyum hipoklorit ve ağartıcı) hazırlanmasında önemli miktarlarda klor kullanılır. Klorun hidrojen atmosferinde yakılmasıyla saf hidrojen klorür elde edilir. İlgili klorürler titanyum, niyobyum ve silikon üretiminde kullanılır. Demir ve alüminyum fosfor klorürler de endüstriyel olarak kullanılmaktadır.

Üretilen klorun %60'ından fazlası organoklor bileşiklerinin sentezi için kullanılır. Büyük klor tüketicileri arasında karbon tetraklorür, kloroform, metilen klorür, dikloroetan, vinil klorür ve klorobenzen üretimi bulunur. Klor yöntemleri kullanılarak gliserol ve etilen glikolün sentezinde ve ayrıca karbon disülfür sentezinde önemli miktarda klor tüketilir.

Su dezenfeksiyonu için, sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi yoluyla elde edilen klor dioksit daha umut vericidir.

Ön tahminlere göre 1987 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde klor üretimi 10,4 milyon ton olarak gerçekleşti. 1 ton klorun maliyeti 195 dolardır.Klor, NaCl çözeltisinin elektrolizi ile elde edilir. Endüstriyel elektrolizörlerin teorik temelleri ve tasarımları monografide anlatılmaktadır.

İyon değişim membranları kullanılarak NaCl tuzlu sularının elektroliz teknolojisinde uzmanlaşmak, ekipman maliyetini (%15-25) ve enerji maliyetlerini (%20-35) azaltmayı (diyafram veya cıva elektrolizi ile karşılaştırıldığında) mümkün kılar. Membran elektrolizinin karlılığı, 200 kWh/t ürün elektrik tüketimi ile %40 konsantrasyonda alkali üretme olasılığı ile ilişkilidir. Çift katmanlı membranlar, 4 kA/m'ye kadar akım yoğunluklarında çalışmaya olanak vererek geceleri ucuz elektriğin daha verimli kullanılmasını sağlar. Bu avantajlar, yeni membranların nispeten yüksek maliyetini (500-700 $/m2) tamamen telafi etmektedir.

Hidrojen oluşumunun aşırı gerilimini azaltmak için aktifleştirilmiş katotların kullanılmasının etkinliği tartışılmaktadır. Çalışma basıncını 5 bar'a çıkarırken aynı zamanda sıcaklığı da artırarak hücre voltajında ​​daha fazla azalma sağlanabilir. Katodu depolarize eden oksijenin (hava) kullanılması, hidrojen oluşumu sürecini oksijen indirgeme süreciyle değiştirir, enerji maliyetlerini 1600 kWh/t alkaliye düşürür (eğer hidrojenin kayıp enerji yoğunluğu dikkate alınmazsa) . Alternatif bir yol, bir yakıt hücresindeki hidrojenin elektro-oksidasyonudur.

Hoechst şirketinin 0,1 m2 membran alanına sahip klor membran elektrolizörü ile yaptığı deneyler anlatılmaktadır. Alkali konsantrasyonunun artmasıyla azalan akım veriminin, %30 konsantrasyonunda minimuma ulaştığı, daha sonra %34 konsantrasyonuna yükseldiği ve sonrasında tekrar düştüğü tespit edilmiştir. Membran işleminin uygulanması ve membran özelliklerinin seçimi ve yaşlanma nedenleri için çeşitli mekanizmalar dikkate alınmıştır. Membran elektrolizindeki enerji maliyetinin yalnızca düşük buhar maliyetiyle cıva yönteminin maliyetine yaklaşabileceği gösterilmiştir.

Çalışma, alkali ve toprak alkali metallerin klorür çözeltilerinin diyaframsız elektroliz sürecinin sistematik bir çalışmasını gerçekleştirdi. Başlangıç ​​elektrolitinin katyonunun doğasına bağlı olarak anodik prosesin seyrindeki farklılıkların, elektroliz ürünlerinin farklı çözünürlüklerinden, esas olarak karşılık gelen metallerin hidroksitlerinin çözünürlüğünden kaynaklandığı gösterilmiştir.

Klorür membranlı bir elektrolizörde, membranın en azından bir tarafında elektrot aktivitesi olmayan, gözenekli, gaz ve sıvı geçirgen bir katman bulunur. Katot ve anot odalarında basınç tercihen 15 kgf/cm2'ye kadar tutulur, bu da elektroliz voltajının azaltılmasını mümkün kılar. Yöntem su ve hidroklorik asidin elektrolizine uygulanabilir.

Makalede, akışsız bir elektrolizörde klor gazı üretme prosesinin bir modeli tartışılmaktadır.

Termal suların elektrolizi

Son zamanlarda suyu arıtmak ve özellikle nötralize etmek için sodyum veya kalsiyum hipoklorit kullanılmaya başlandı. Hipoklorite olan ilginin artması büyük ölçüde kullanım olanaklarının büyük olmasından kaynaklanmaktadır. Deniz suyunun elektrolizi ile elde edilen hipokloritin atık su arıtımında kullanılması çevre açısından sağlıklıdır.

Sofra tuzu veya doğal suların sulu çözeltilerinin elektrolizi ile hipoklorit çözeltileri üretmeye yönelik elektrokimyasal yöntem, bu üretimin doğrudan çözeltilerin tüketildiği yerlerde düzenlenmesini mümkün kılar ve hipoklorit çözeltilerinin uzun süreli depolanmasına gerek kalmaz.

Şu anda, bir dezenfektanın elektrokimyasal üretimi için iki yöntem kullanılmaktadır: konsantre sodyum klorür çözeltilerinin elektrolizi, ardından arıtılmış suyla karıştırma ve dezenfekte edilmiş suyun doğrudan elektrolizi. Elektroliz işlemi, hem birinde hem de diğer durumda, elektrotlardaki akım yoğunluğuna, sodyum klorür konsantrasyonuna, pH'a, sıcaklığa ve elektrolitin hareketinin doğasına, elektrotların malzemesine ve bunların pasifleştirilmesine bağlıdır. elektrotlara akım sağlama yönteminin yanı sıra.

ORTA elektrotlu ve 2x0g bazlı inorganik seramik membranlı bir membran elektrolizöründe sodyum hipokloritin elektrokimyasal sentezi süreci incelenmiştir. Akım yoğunluğunun, sodyum klorür çözeltisi konsantrasyonunun, sodyum klorür çözeltisinin beslenme hızının, elektrot odalarına çözeltilerin beslenme hızının etkisi incelenmiştir. Optimum koşullar altında, sodyum hipokloritin mevcut verimliliğinin, 2,4 kWh/kg spesifik elektrik tüketimi ve 3,1 kg/kg sodyum klorür ile %77 olduğu gösterilmiştir. Anodun korozyon yeteneği deneysel koşullar altında belirlendi.

Su arıtımı sırasında klor içeren bileşiklerin izlenmesine yönelik, esas olarak yüzme havuzlarındaki suyun dezenfekte edilmesine yönelik bir yöntem ve cihaz önerilmektedir. Dezenfektan bir sodyum hipoklorit çözeltisinin üretimi, elektrolitik yöntem kullanılarak gerçekleştirilir ve havuzdaki suyun yeterli miktarda klorür içerdiği varsayılır. Su, dış kısmında bir elektrolizörün yanı sıra su arıtma filtresinin bulunduğu kapalı bir devrede dolaşır.

Patentin yazarları, içme suyunu dezenfekte etmek için boru hattının yan yüzeyine, hipokloritin seyreltik klorür içeren bir çözeltiden elektrokimyasal olarak üretildiği bir mini elektrolizör inşa etmeyi önermektedir.

Seyreltik (%0,89) sodyum klorür çözeltisinin akış koşulları altında elektrolizinin özellikleri incelenmiştir. Akış hızının arttırılmasının klorat veriminde keskin bir düşüşe yol açtığı ve elektrolizörün üretkenliğini ve stabilitesini önemli ölçüde artırabileceği tespit edilmiştir. En iyi sonuçlar, anotların periyodik katodik aktivasyonuyla, pürüzlülük faktörü en az 200 olan dağılmış platinle kaplanmış titanyum elektrotlara sahip bir elektrolizörde elde edildi.

Basınç altında sodyum hipokloritin sentezinin elektrokimyasal süreci incelenmiştir. Elektroliz, içi floroplastik ile güçlendirilmiş titanyum alaşımından yapılmış bir otoklavda karıştırılarak gerçekleştirilir. Katodik reaksiyon sırasında oluşan hidrojen gazı sistemde birikerek basıncını arttırır. Çalışmalar 100-150 atm basınç altında gerçekleştirildi. Çözeltinin yüksek basınç altında olması nedeniyle klorun çözünürlüğü artar, bu da daha yüksek akım sodyum hipoklorit verimine yol açar. Katot malzemeleri olarak titanyum bazlı rutenyum dioksit, grafit ve platin kullanıldı ve katot olarak titanyum kullanıldı.

Doğal suların elektrolizi ile elde edilen sodyum hipoklorit kullanımının Makhachkala-Ternair sahasındaki suyu fenolden arındırdığı bildirilmektedir.

Deniz suyu yüksek mineralizasyona sahiptir. Deniz suyunun mineralizasyonu genel olarak %3,5 veya 35.000 ppm'dir. "1. Bunlardan yalnızca iki bileşen (klorürler ve sodyum) %1'den fazla miktarlarda bulunurken diğer ikisinin konsantrasyonu: sülfat ve magnezyum yaklaşık %OD, kalsiyum, potasyum, bikarbonat ve brom yaklaşık %0,001'i oluşturur.Geri kalan elementler çok düşük konsantrasyonlarda mevcuttur.

Bireysel tuzların toplamlarına oranına göre Hazar Denizi sularının tuzluluğu okyanus ve Karadeniz'den farklıdır. Hazar Denizi suları okyanus sularına göre Na ve SG iyonları bakımından fakir, Ca ve SO4 iyonları bakımından zengindir.Hazar Denizi sularının ortalama tuzluluğu %12,8-12,85 olup, 2000 yılında %3 arasında değişmektedir. Balhan Körfezi'nde Volga'nın ağzı %20'ye kadar çıkmaktadır. Kışın, Kuzey Kafkasya sularının tuzluluğu yüksektir, bu da buz oluşumu ve Volga sularının zayıf akışıyla açıklanmaktadır.

Son yıllarda nehirlerin iyonik akışındaki artışa bağlı olarak denize tuz akışında bir artış olmuştur.

Deniz suyunda bulunan en büyük miktardaki askıda parçacıklar, çevredeki kayalarla (kaolinit, talk, kuvars, feldspat vb.) Aynı mineralleri içerir. Tablo 1.1. Hazar Denizi suyunun ana bileşimi sunulmaktadır.

Elektrokimyasal sentezler

Klor içeren bileşiklerin analizi aşağıdaki yöntemler kullanılarak gerçekleştirildi: Pontius yöntemiyle HC'nin belirlenmesi. 10 ml elektrolit (pH = 8) az miktarda nişasta ilavesiyle bir OD potasyum iyodür çözeltisi ile titre edildi. SG'nin tanımı. 1 ml elektroliti distile su ile 100 ml’ye tamamlayın. 10 ml numuneyi, birkaç damla CH3COOH + K2ClO4 varlığında 0,1 N gümüş nitrat çözeltisiyle titre edin.

C1CV'nin belirlenmesi. 10 ml numuneye 25 ml Mohr tuzu ekleyin. Kabarcıklar görünene kadar ısıtın ve hızla soğutun. 5 ml Reinhart karışımı ekleyin ve 0,1 N potasyum permanganat çözeltisi ile pembe renk oluşana kadar titre edin.

SY/'nin tanımı. 10 ml elektrolite 10 ml doymuş potasyum klorür çözeltisi ekleyin. Bir çökelti oluşmazsa sistemde CO/s yoktur. Salınan klor miktarının belirlenmesi Elektroliz sırasında oluşan gaz halindeki klor, bir potasyum iyodür çözeltisinden geçirilir ve açığa çıkan iyot, belirli bir konsantrasyondaki sodyum tiyosülfat ile titre edilir. Klor, iyodometrik titrimetrik yöntemle belirlenir.

Reaktifler: sodyum tiyosülfat - 0,005 N çözelti; KI - %10'luk çözüm; asetat tampon karışımı. Eşit hacimlerde 1 N CH3COONa ve CH3COOH çözeltilerini karıştırarak hazırlayın; taze hazırlanmış nişasta çözeltisi -% 1 çözelti.

Kararlılığın ilerlemesi. 100 ml musluk suyunu 250 ml'lik konik bir şişeye pipetleyin, 5 ml %10 KI solüsyonu, 5 ml asetat tampon karışımı ve 1 ml nişasta solüsyonu ekleyin. Numuneyi 0,005 N sodyum tiyosülfat çözeltisiyle çözeltinin mavi rengi kayboluncaya kadar titre edin.

Sulardaki kalsiyum içeriğini belirlemek için, bir numunede 0,1 mg veya daha fazla Ca miktarının belirlenmesini mümkün kılan trilonometrik yöntem kullanılır. Bu yöntem, mu-rexide göstergesi varlığında Trilon B'nin kullanılmasına dayanmaktadır. Yöntemin özü, alkali bir ortamda Ca2+ iyonlarının müreksit ile kompleks bir bileşik oluşturmasıdır; bu, Trilon B ile titrasyon sırasında daha stabil bir sodyum kompleksonatın oluşması sonucunda yok edilir. Murexide (pH 12'de mor asidin amonyum tuzu Ca iyonlarıyla etkileşime girerek pembe bileşikler oluşturur.

Murexide, Mg iyonlarıyla reaksiyona girmez, ancak eğer incelenen sudaki ikincisi 30 mg/l'den fazlaysa, bir Mg(OH)2 çökeltisi oluşacak ve göstergeyi yüzeyinde adsorbe edecek, bu da Mg iyonlarının sabitlenmesini zorlaştıracaktır. eşdeğerlik noktası Daha sonra magnezyum konsantrasyonunu azaltmak için test çözeltisi 5-6 kez seyreltilmelidir.

Reaktifler: Trilon B - 0,05 N solüsyonu. Kesin normallik, standart bir 0,05 N MgS04 çözeltisi kullanılarak veya fix-sanal'dan hazırlanarak belirlenir; NaOH - %10'luk çözelti; müreksit - kuru karışım (1 kısım müreksit ve 99 kısım NaCl).

Analizin ilerlemesi. Test edilecek suyun 100 ml'sini 250 ml'lik konik bir şişeye pipetleyin, 5 ml %10'luk sodyum hidroksit çözeltisi ekleyin ve biraz kuru gösterge karışımı ekleyin. Çözüm kırmızıya döner. Numune, 3-5 dakika boyunca stabil olan mor bir renk görünene kadar kuvvetli bir şekilde karıştırılarak Trilon B ile titre edilir. Daha fazla Trilon B eklenmesiyle renk değişmez. Titre edilmiş bir numune "tanık" olarak kullanılabilir, ancak titre edilmiş bir numunenin nispeten kısa bir süre boyunca stabil rengi koruduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle önceden hazırlanmış olanın renginde bir değişiklik görülmesi durumunda yeni bir “tanık” hazırlamak gerekir.

Katot işlemi - bir kalsiyum klorür çözeltisinin elektrolizi sırasında hidrojen gazı oluşumunun kinetiği

Platinyumun pahalı bir elektrot malzemesi olduğu göz önüne alındığında, klor salınımı süreci daha ucuz bir malzeme olan grafit kullanılarak incelenmiştir. İncir. Şekil 3.3, 0,1 - 2,0 M konsantrasyonunda kalsiyum klorürün sulu çözeltilerindeki grafit üzerindeki anodik akım-voltaj eğrilerini göstermektedir. Platin elektrot durumunda olduğu gibi, kalsiyum klorür konsantrasyonundaki artışla, klor salımı potansiyeli değişir. anodik tarafa ortalama 250 - 300 mV.

Yukarıda platin, grafit ve ORTA'dan yapılmış elektrot malzemeleri üzerinde sunulan klor salınımının akım-voltaj eğrilerinden, kalsiyum klorür konsantrasyonunun artmasıyla, prosesin difüzyon bileşenindeki bir azalmaya bağlı olarak moleküler klor salınımı prosesinin kolaylaştığı sonucu çıkar. .

Şekil 2'deki klor salınımının kinetik parametrelerini karşılaştırmak için. Şekil 3.4, aşırı voltajın (n) platin, grafit elektrotlar ve ORTA üzerindeki akım yoğunluğunun (lg і) logaritmasına karşılık gelen Tafel bağımlılığını göstermektedir.

A ve b katsayıları hesaplandıktan sonra karşılık gelen düz çizgi denklemleri aşağıdaki biçimde sunulabilir: Hesaplanan a ve b katsayıları kullanılarak sürecin özellikleri bulundu - değişim akımı i0 ve transfer katsayısı a

Klorun 2M kalsiyum klorür çözeltisinden elektrokimyasal olarak ayrılmasına ilişkin parametreler aşağıda verilmiştir:

İncirde. 3.5. Karşılaştırmalı analiz için, 2M kalsiyum klorür çözeltisindeki platin, grafit ve ORTA için anodik akım-gerilim eğrileri sunulmaktadır. Şekilden görülebileceği gibi ORTA anotunda en düşük potansiyellerde kalsiyum klorür çözeltisinden klor salınır ve grafit üzerindeki akım-gerilim eğrisi ORTA eğrisine göre anodik tarafa doğru 250 - 300 mV kaydırılır. Bu nedenle, kalsiyum klorürün sulu çözeltilerinin elektrolizinde anot malzemesi olarak ORTA'nın kullanılmasının tercih edileceği açıktır. Grafit üzerinde enerji tüketimi daha yüksek olacaktır ve ikincisi, özellikle yüksek anodik yüklerde ORTA'ya göre dayanıklılık açısından daha düşük olacaktır.

Elektroliz sırasındaki enerji maliyetlerinin aynı zamanda katodik prosesin kinetiğine de bağlı olduğu göz önüne alındığında, çeşitli elektrot malzemeleri üzerinde kalsiyum klorürün sulu çözeltilerinden hidrojen oluşumunun modellerini inceledik.

İncirde. 3.6. Bir platin elektrot üzerinde 0,5 - 2,0 M konsantrasyona sahip kalsiyum klorür çözeltilerinden katodik hidrojen oluşumunun akım-voltaj eğrileri sunulmaktadır. Akım-voltaj eğrilerinin analizi, kalsiyum klorür konsantrasyonunun artmasıyla, hidrojen oluşumunun aşırı voltajının arttığını (30-40 mV) göstermektedir. Muhtemel bir açıklama, platin elektrotun yüzeyini koruyan ve Ca+ iyonlarının konsantrasyonu arttıkça miktarı artan, az çözünen bir kalsiyum tuzları çökeltisinin oluşması olabilir. Bu bağlamda, kalsiyum hipokloritin elektrokimyasal üretimi sırasında yapılan çalışmalarda daha önce belirtildiği gibi, elektrolizördeki voltajda gözle görülür bir artış vardır.

Pratik elektroliz için daha uygun fiyatlı elektrot malzemeleri (grafit, çelik, bakır ve titanyum) üzerinde alınan katot akım-gerilim eğrileri Şekil 3.7 ve 3.8'de sunulmaktadır. Akım-gerilim eğrileri, grafit elektrotta platinden sonra düşük aşırı gerilimde hidrojen oluşumunun gözlemlendiğini göstermektedir (Şekil 3.7, eğri 2)? titanyum katot üzerindeki hidrojen iyonlarının elektro-indirgenmesi (Şekil 3.8, eğri 2) en yüksek aşırı gerilimde meydana gelir. Bu davranış, hidrojen oluşum potansiyelleri bölgesinde faz oksitlerle kaplanmış metaller için tipiktir ve süreç üzerinde engelleyici bir etkiye sahiptir. Bu nedenle kalsiyum klorür çözeltisinin elektrolizi için en uygun katot malzemesi grafittir.

Elektrolitin fizikokimyasal özellikleri

Kalsiyum klorürün erime noktası 774°'dir. Bazı durumlarda elektrolite potasyum klorür (erime noktası 768°) ve bazen de sodyum klorür (erime noktası 800°) eklenir.
CaCl2-KCl sisteminin füzyon diyagramı O. Menge tarafından incelenmiştir. Sistemde CaCl2 KCl bileşiği oluşur ve erime noktası 634° olan %75 mol. CaCl2 ve 587° erime noktası olan %25 mol. CaCl2 olmak üzere iki ötektik vardır.
CaCl2-NaCl sistemi, erime noktası yaklaşık 494° olan %53 mol CaCl2'de bir ötektik sağlar.
CaCl2-KCl-NaCl sisteminin durum diyagramı K. Scholich tarafından incelenmiştir. İçinde 508° sıcaklıkta %52 CaCl2, %41 NaCl, %7 KCL bileşiminden oluşan bir ötektik oluşur.
Ruff ve Plato tarafından önerilen elektrolit %85,8 CaCl2 ve %14,2 CaF2 içerir ve 660°'de erir.Arndt'a göre kalsiyum klorürün yoğunluğu şu denklemle ifade edilir: d = 2,03-0,00040 (t° - 850°) .
V.P.'ye göre. Borzakovsky'ye göre CaCl2'nin 800°'deki yoğunluğu 2,049'dur; 900°'de 2.001, 1000°'de 1.953 Potasyum klorür veya sodyum klorür ilavesi eriyiğin yoğunluğunu azaltır.Ancak, alkali metal klorürlerin önemli miktarda ilavesi ile bile eriyik ve metalik kalsiyumun yoğunlukları arasındaki fark, erime için hala yeterlidir. metalin elektrolitin yüzeyine kolayca çıkması
V.P.'ye göre gaz fazı sınırındaki kalsiyum klorürün viskozite ve yüzey gerilimi değeri. Borzakovsky aşağıda verilmiştir.

Kalsiyum klorüre potasyum klorür ve sodyum klorür eklenmesi, eriyiğin viskozitesini azaltır ve gaz fazı sınırındaki yüzey gerilimini artırır.
Borzakovsky'ye göre kalsiyum klorürün elektriksel iletkenliği şöyledir: 800°'de 2,02 ohm-1/cm3, 900°'de 2,33 ohm-1/cm3; Bu verilere yakın bir değer Sandonini tarafından elde edilmiştir. %25'e (mol.) kadar potasyum klorür veya %55'e (mol.) kadar sodyum klorür ilavesi elektrik iletkenliğini azaltır; Katkı maddelerinin daha fazla arttırılması eriyiğin elektrik iletkenliğini artırır
Kalsiyum klorürün buhar basıncı KCl, NaCl, MgCl2'den önemli ölçüde yüksektir. Kalsiyum klorürün kaynama noktası yaklaşık 1900°'dir. Belirtilen klorür tuzları ile kalsiyum klorür karışımındaki toplam buhar basıncı, V.A. Ilyichev ve K.D. Muzhalev.
Kalsiyum klorür ayrışma voltajı (v), Combi ve Devato tarafından e.m.f.'den ölçüldü. 700-1000° sıcaklık aralığında polarizasyon, formülle ifade edilir

E = 3,38 - 1,4*10v-3 (t°-700°)

Aşağıda çeşitli klorür tuzlarının 800° sıcaklıkta ayrışma voltajlarının bir karşılaştırması bulunmaktadır.

Pratikte %60-85'lik bir akım çıkışıyla banyodaki ters emk 2,8-3,2 V'tur. Drossbach, örneğin elektroliz sırasında bunun tersinin gözlemlendiğine dikkat çekiyor. d.s. e.m.f.'ye yanıt verir hücreler

Ca/CaCl/CaCl2/Cl2.

Tuzların ayrışma voltajı artan sıcaklıkla azalır Ho, farklı tuzlar için ayrışma voltajındaki değişimin sıcaklık katsayıları farklı olduğundan, belirli bir metalin bir tuz karışımından ayrılma sırası sıcaklıkla değişebilir. Kalsiyum klorürün elektroliz sıcaklıklarında magnezyum ve sodyum iyonlarının deşarjı mümkündür. Bu nedenle kalsiyum banyosunun elektroliti bu tuzların safsızlıklarından arındırılmış olmalıdır.

Dokunmatik katotla elektroliz

Temel teori

Erimiş kalsiyum klorürün elektrolizi sırasında, magnezyum veya sodyum üretiminde olduğu gibi katotta salınan kalsiyum, elektrolitten çok daha hafiftir ve bu nedenle banyonun yüzeyine doğru yüzer. Ancak kalsiyumun sıvı halde magnezyumla aynı şekilde elde edilmesi mümkün değildir. Magnezyum elektrolitte hafifçe çözünür ve metalin yüzeyinde tutulan bir elektrolit filmi ile korunur. Elektrolitin yüzeyinde yüzen magnezyum periyodik olarak dışarı atılır. Kalsiyum magnezyumdan çok daha aktiftir ve bir elektrolit film tarafından korunmaz. Elektrolitteki çözünürlüğü yüksektir; Lorenz'in araştırmasına göre metalin %13'ü kalsiyum klorürde çözünmüştür. Çözündüğünde, klor ile reaksiyona girerek CaCl2'ye dönüşen alt klorür CaCl oluşur. Oksijen ve atmosferik nemin etkisi altında, altklorürler eriyik içinde bir kalsiyum oksit süspansiyonu oluşturur. Erimiş kalsiyumun elektrolit ile temas halinde kalmasına izin verilirse, ikincisinin dolaşımı nedeniyle kalsiyum anot klor bölgesine taşınacak ve sonunda tamamı kalsiyum klorüre dönüşecektir. Banyo yüzeyinde bulunan kalsiyum, elektrolit içinde çözünmenin yanı sıra, onu çevreleyen gazlarla aktif olarak reaksiyona girer.
Kalsiyum erime noktasının altına salındığında, geniş bir oksidasyon yüzeyine sahip, içine tuzun nüfuz ettiği süngerimsi bir dendritik metal oluşur. Bu tür metalleri eritmek çok zordur. Bu nedenle kabul edilebilir akım çıkışına sahip kalsiyum metali ancak Rathenau ve Süter yöntemi - dokunmatik katotla elektroliz kullanılarak elde edilebilir.Yöntemin özü, katodun başlangıçta erimiş elektrolite temas etmesidir. Temas noktasında, katodu iyice ıslatan sıvı bir metal damlası oluşur; katot yavaş ve eşit bir şekilde kaldırıldığında eriyikten onunla birlikte çıkarılır ve katılaşır. Bu durumda katılaşmış damla, metali oksidasyon ve nitrürlemeden koruyan katı bir elektrolit filmi ile kaplanır. Katodu sürekli ve dikkatli bir şekilde kaldırarak kalsiyum çubuklara çekilir.
Kalsiyum klorür ve florürden oluşan bir elektrolit üzerinde dokunmatik katotla elektroliz koşulları, laboratuvar deneyleri için bir aparat geliştiren Goodwin, elektrolizde pratik tekniklere dikkat eden Frery, 200 A'lik bir cihaz yapan Brace tarafından daha ayrıntılı olarak incelendi ve geliştirildi. banyo ve diğerleri.
Rusya'da, bu yöntem 100 ila 600 A akıma sahip banyolarda incelendi ve geliştirildi (Z.V. Vasiliev, V.P. Mashovets, B.V. Popov ve A.Yu. Taits, V.M. Guskov ve M.T. Kovalenko , A.Yu. Taits ve M.I. Pavlov, Yu.V. Baymakov).
Tatmin edici akım verimi elde etmenin koşullarından biri katotta yüksek akım yoğunluğunun kullanılmasıdır. Bu, birim zaman başına salınan metal miktarının çözünmesini önemli ölçüde aşması için gereklidir. Katodun çalışma yüzeyine, elektrolizörün gücüne ve diğer faktörlere bağlı olarak katot akım yoğunluğu 50-250 A/cm2 aralığında seçilir. Prosesin normal seyri için katot yükselişinin hassas kontrolünün sağlanması önemlidir. Katodun çok hızlı yükselmesi, sıvı bir metal damlasının elektrolit içinde ayrılmasına ve çözünmesine neden olur. Yavaş bir yükselişle kalsiyum aşırı ısınır ve çubuktan eriyerek uzaklaşır. Elektrolitin aşırı ısınması da metal ayrılmasına neden olabilir. Kalsiyumun elektrolit içerisinde çözünerek kalsiyum subklorür ve kalsiyum oksit oluşumu, elektrolitin kalınlaşmasına ve köpük oluşumuna neden olur ve bu durum banyonun normal çalışmasını bozar. Banyo soğuduğunda katot üzerindeki metal dendrit şeklinde büyür.
Anot etkisini önlemek amacıyla anottaki akım yoğunluğu mümkün olduğu kadar düşük (yaklaşık 0,7-1,5 A/cm2) seçilir. Anot etkisi, grafit üzerindeki akım yoğunluğu 8 A/cm2'ye ve karbon anot üzerindeki akım yoğunluğu 5,6 A/cm2'ye ulaştığında ortaya çıkar. Katkı maddesi içermeyen kalsiyum klorür elektrolitin sıcaklığı 800-810°'de tutulur, ancak diğer tuzların eklenmesiyle düşer. Yüksek akım konsantrasyonu nedeniyle katodun çevresinde, 820-850 ° sıcaklığa sahip, aşırı ısıtılmış bir elektrolit kenarı gözlenir. Elektrolitin sıcaklığının kalsiyumun erime noktasına (851°) yakın tutulması gerektiğinden, elektrolitin erime noktasını düşüren katkı maddeleri önemli değildir, ancak kalsiyumun elektrolit içindeki çözünürlüğünü azaltmadaki rolleri olumludur. .
Kullanılan elektrolit mümkün olduğu kadar susuz olmalı ve zararlı yabancı maddeler içermemelidir. Elektrolitte bulunan nem, katotta hidrojenin salınmasıyla ayrışır, bu da kalsiyum ile birleşerek kalsiyum hidrit oluşturur ve buna katotta sıcaklıkta bir artış eşlik eder. Ayrıca nem, elektrolitte köpük oluşumunu teşvik eder. Bütün bunlar elektrolizin normal seyrini bozar. Elektrolitteki bir diğer zararlı yabancı madde silikadır; silika, küçük miktarlarda bile kalsiyumun elektrolit içinde çözünmesine neden olur. Sonuç olarak subklorür oluşur ve elektrolit kalınlaşır, bu da kalsiyumun katotta ayrılmasını zorlaştırır. Magnezyum ve sodyumun safsızlıkları, elektroliz sırasında salınan kalsiyum ile kaynaşarak katot metalinin erime noktasını düşürdüğü ve çekilmesini zorlaştırdığı için istenmeyen bir durumdur.

Elektroliz uygulaması

Kalsiyumun dokunmatik katotla elektroliz yoluyla endüstriyel üretimi, Almanya (Bitterfeld) ve Fransa'da (Jarry) Birinci Dünya Savaşı'ndan önce başladı. Montel ve Hardy, elektrolizörün boyutuna, tasarım özelliklerine ve elektroliz kampanyasının süresine bağlı olarak elektrik tüketiminin 1 gram metal başına 30.000-50.000 kWh arasında değiştiğini, kalsiyum klorür tüketiminin ise 1 kg metal başına 4,5 kg olduğunu belirtiyor.

Bir Alman hamamının çalışma odası (Şek. 2), 400 mm çapında ve 350 mm yüksekliğinde sekizgen bir şekle sahiptir. Anot görevi gören karbon bloklarla kaplıdır. Bloklar ile banyo kasası arasındaki boşluk astarlanıp ısı yalıtımı ile doldurulmuştur. Banyodaki voltajı düzenlemek için dikey yönde ve yatay yönde hareket eden, banyonun çalışma odasının üzerine 60 mm çapında bir demir katot sabitlenmiştir. Katoda hava soğutması sağlanmakta ve hava, anot gazlarıyla birlikte banyo duvarına yerleştirilen bir kanal aracılığıyla dışarı atılmaktadır. Banyo kapasitesi 90 kg eriyik başına 40 litredir. Elektrolit bileşimi, %: 35,46 Ca, 63 Cl, 0,35 CaO, 0,03 SiO2 (maks.), 0,04 Fe2O3+Al2O3 (maks.). Ayrıca banyoya 1-1,5 kg potasyum klorür ilave edilir, bazen az miktarda florür tuzu ilavesi de verilir. Elektrolit sıcaklığı 800-820°, katot akım yoğunluğu 50-100 A/cm2, anodik 1-1,5 A/cm2, banyo akımı 900-2000 A, voltaj 20-25 V. Akım çıkışı yılın farklı zamanlarında hava nemine bağlı olarak büyük ölçüde dalgalanır ve ortalama %35-40 civarındadır. Ancak banyo günde 6 ila 15 kg kalsiyum sağlar. 1 kg kalsiyum için yaklaşık 70 kWh elektrik ve 8 kg tuz tüketilir. Katot metalindeki safsızlıkların analizi, % (ağırlıkça): 0,01-0,08 Mg 0,01-0,05 Si, 0,1-0,3 Fe + Al, 0,05-0,07 Mn, 0,008 -0,03 N, 0,7-1,6 Cl.
Bagley'in açıklamasına göre, 1939'da ABD'de (Michigan), 2000 A akım gücüne sahip üç banyodan oluşan bir pilot tesis inşa edildi ve bu sayı kısa sürede ikiye katlandı (Şekil 3). Katot kontrolü otomatik hale getirilirken, periyodik olarak elektrolit ekleme ve kalsiyum çubuklarının çıkarılması işlemleri manuel olarak gerçekleştirildi. Daha sonra 4000 a, ardından 5000 a ve son olarak 10.000 a'ya yeni seri banyolar tedarik edildi.

Ortaya çıkan kalsiyum çubuklarının çapı 175 ila 350 mm arasında ve uzunluğu 600 mm'ye kadardır. Çubuğun dış kısmı bir elektrolit kabuğuyla kaplıdır. Çubuğun iç metal kısmı oldukça kompakttır.
Mevcut teknik başarılara rağmen, dokunmatik katotlu elektrolizin ciddi dezavantajları olduğu unutulmamalıdır: düşük akım verimliliği, yüksek güç tüketimi, ham maddelerden düşük kalsiyum ekstraksiyonu, H2O safsızlıklarından tamamen arınmış bir elektrolit kullanma ihtiyacı, SiO2 vb. bileşikler, daha güçlü bir banyo inşa etmenin zorluğu vb. Bütün bunlar, kalsiyum talebinin büyük ölçüde arttığı son on yılda, temelde farklı üretim yöntemleri aramaya zorladı. Arama başarısız olmadı.

Sıvı katot elektrolizi ve kalsiyum alaşımlarının üretimi

Temel teori

Sıvı metal katottan kalsiyum elde etmek, saf sıvı metalin izolasyonunda karşılaşılan temel zorlukları ortadan kaldırır. Kalsiyumun banyonun tabanında elektrolitin altında bulunan katot metali ile füzyonu, elektrolit içinde çözünmesini ve klor ile yeniden birleşmesini önler ve kalsiyumun çevredeki gazlar tarafından oksitlenmesini imkansız hale getirir. Bu, yüksek akım çıkışı sağlar. Elektrotların birbirine yakın olma olasılığı, dokunmatik katotla elektroliz için gerekli olan yüksek katodik akım yoğunluğunun bulunmaması ve sıvı katotta kalsiyumun salınması sırasında depolarizasyon, banyodaki voltajı önemli ölçüde azaltabilir. Yüksek performansın elde edilmesi katot seçimine, katot akım yoğunluğuna, sıcaklığa ve diğer proses koşullarına bağlıdır. Katot metali kalsiyum ile alaşımlanmalıdır ve katot akım yoğunluğunun büyüklüğü, kalsiyumun alaşıma yayılma hızına karşılık gelmelidir. Bu nedenle katot alaşımının karıştırılması faydalıdır. Kalsiyum ve katot metalinin faz diyagramının doğası büyük önem taşımaktadır. Örneğin, kalsiyum klorürün sıvı kurşun katot ile elektrolizi sırasında, alaşımın oluşumu sırasında erime sıcaklığının faz diyagramına göre değişmesi nedeniyle iyi akım verimliliğine sahip zengin alaşımlar elde etmek mümkün değildir (Şekil 1). 4), keskin bir şekilde artarak %28 Ca 1106°'ye ulaşır.

V.M. Guskov ve V.F. Fedorov, Pb-Ca alaşımını karıştırıp kalsiyumla %4,4'e kadar doyurarak iyi bir akım verimliliği (%89,3) elde etti; elektroliz sıcaklığı 800-810° idi. Alaşımdaki kalsiyum içeriği arttıkça ve sıcaklık arttıkça akım verimi keskin bir şekilde azalır.
Alaşımdaki kalsiyum miktarı %1-2'ye ulaşmadan katot akım yoğunluğu ancak 2 a/cm2'ye çıkarılabilir. Alaşımdaki kalsiyum miktarının daha da artmasıyla akım yoğunluğunun azaltılması gerekir. Benzer bir model A.F. Alabyshev.
Ca-Al faz diyagramının farklı doğasından dolayı A. Yu.Taits ve A.V. Kalsiyum klorürün sıvı alüminyum katotla Golynskaya elektrolizi, 840-880° sıcaklıkta ve 1,5 A/cm2 katodik akım yoğunluğunda %62 Ca içeren alaşımlar üretti. Kalsiyum açısından zengin alaşımın yüzmesini önlemek için banyoya %15 potasyum klorür eklendi, bu da elektrolitin yoğunluğunu 2,03'ten 1,84'e düşürdü.
Zn-Ca faz diyagramına göre (Şekil 5), çinko katot üzerindeki kalsiyumun elektrolitik olarak ayrılması, alaşımdaki Ca içeriğini %90'a getirmesi, 720°'yi aşmayan sıcaklıklarda mümkündür. Ancak alaşım parçacıklarının yüzer ve asılı kalmasından dolayı çinko katot üzerinde çok zengin alaşımlar elde etmek zordur.

Bakır katotta kalsiyum birikmesi iyi sonuç verir. Cu-Ca faz diyagramına göre (Şekil 6), %25 ila %70 Ca içerdiğinde alaşımın erime noktası 750°'nin altındadır, bu bileşimin alaşımı yüzmez, yoğunluğu %60 Ca, elektrolit yoğunluğu 2,2'de 4,4'tür. Kalsiyum-bakır alaşımlarının elektrolitik üretimi, saf kalsiyum üretimi açısından olağanüstü ilgi çekicidir. Bakırın (kaynama noktası 2600°) ve kalsiyumun (kaynama noktası 1490°) buhar basıncı arasındaki büyük fark, saf kalsiyumun damıtma yoluyla alaşımdan izole edilmesini sağlar.

Elektroliz uygulaması

Endüstride elektroliz kurşun, çinko ve bakır katotlarla kullanılır. Kalsiyum ve baryumlu kurşun alaşımlarının üretimi ABD'de United Ltd. Company tesisinde düzenlenmektedir. Her banyo, harici ısıtmanın monte edildiği tuğlaya yerleştirilmiş demir bir potadır. Banyoya yaklaşık 2 ton pik kurşun yüklenir. Kurşun, 75-100 mm yüksekliğinde saf kalsiyum ve baryum klorür eriyiği tabakasıyla kaplıdır. Banyonun ortasında, hareketi banyonun sıcaklığını düzenleyen bir indirme ve kaldırma cihazı ile birlikte bir grafit anot daldırılır. Altta ve banyo duvarları boyunca, sıvı kurşun katodu atlayarak anottan banyo duvarlarına akışı nedeniyle olası akım kayıplarını önleyen bir tarak oluşur. Elektroliz sırasında açığa çıkan kalsiyum ve baryum erimiş kurşun tarafından emilir. Anodik etkiler, metal çözünmesi ve kalsiyum ve baryum karbür oluşumu nedeniyle prosesin veriminin azaldığı belirtilmektedir. Elektroliz, %2 alkalin toprak metalleri içeren bir alaşım elde edilene kadar gerçekleştirilir (yaklaşık üç günlük elektroliz). İstenilen konsantrasyona ulaşıldığında akım kapatılır ve alaşım bir potaya salınır ve buradan genel bir karıştırıcıya dökülür.
Doğu Almanya'daki IGF tesisinde bir kalsiyum-çinko alaşımı üretildi.
Banyo (Şekil 7), 2250x700x540 mm ölçülerinde, tuğla duvarlarla örülmüş bir dökme demir kutudan oluşur. Anot, 200X200 mm kesitli, alçaltmak için manuel bir tahrik ile ortak bir şaft üzerine asılan altı kömür bloğundan oluşur ve kaldırma. Kutunun dibine çinko dökülür ve alaşım banyoda birikir ve buradan% 60-65 Ca içeriği ile banyoyu durdurmadan periyodik olarak dışarı çıkarılır. Açığa çıkan klor, kapaktan yukarıdan emilir.Her banyo, 25 V voltajda 10.000 A akım tüketir. Elektrolit, %18 potasyum klorür içeren bir kalsiyum klorür alaşımıdır. Elektroliz sıcaklığı 750°. Banyonun verimliliği saatte 4 kg alaşım kalsiyumudur; tesis ayda 10 ton alaşım üretti.
Son yıllarda, kalsiyum klorürün sıvı kalsiyum-bakır katot ile elektrolizi ve ardından kalsiyumun alaşımdan damıtılması yaygın endüstriyel kullanım alanı kazanmıştır.
Kalsiyum-bakır alaşımı üretmek için elektrolizör (Şekil 8) dikdörtgen bir dökme demir banyosudur. Hamamın genişliği 0,90 m, uzunluğu 3 m'dir.Hamamın dış kısmı refrakter tuğlalarla kaplanmış ve mekanik mukavemet için metal bir mahfaza içine alınmıştır.

Anot, metal bir kirişe tutturulmuş bir grafit çubuk paketidir. Akım, traverse bağlı esnek baralar aracılığıyla anoda beslenir. Anot direksiyon simidi kullanılarak yükseltilebilir ve alçaltılabilir. Klor, banyonun yan tarafında bulunan bacalardan dışarı pompalanır. Banyonun dibine katot görevi gören bir bakır-kalsiyum alaşımı dökülür. Böyle bir elektrolizördeki akım gücü 15.000 A'dır. Son zamanlarda yüksek akım gücüne sahip elektrolizörler oluşturuldu. Banyodaki voltaj 7-9 V'tur. Elektrolizörün günlük verimliliği 15.000'dir ve alaşımda yaklaşık 300 kg kalsiyum bulunur.
Teknolojik rejim aşağıdaki koşullara uyularak sağlanır. Elektrolit sıcaklığı 675°-715°. Elektrolit bileşimi %80-85 kalsiyum klorür ve %15-20 potasyum klorürdür. Banyodaki elektrolit seviyesi 20-25 cm, katot alaşımının seviyesi 5-20 cm'dir, alaşım% 60-65'e kadar kalsiyum ile doyurulur, damıtma sonrası geri dönüş alaşımı yaklaşık% 30 Ca içerir. Elektrotlar arasındaki mesafe 3-5 cm'dir Elektrolitin sıcaklığı, kutuplar arası mesafe değiştirilerek düzenlenir.
Katot akım yoğunluğu 0,4-0,5 a/cm2, anodik akım yoğunluğu 1,0-1,2 a/cm2'dir. Neredeyse iki kat daha yüksek akım yoğunluklarının kullanıldığına dair göstergeler var.
Banyo, küçük porsiyonlarda katı kalsiyum klorürle (her biri 20-30 kg) beslenir. Dokunmatik katotlu elektrolizörlerin aksine bu banyo, %10'a kadar nem içeren kısmen kurutulmuş ham maddelerle beslenebilir. Son dehidrasyonu banyo yüzeyinde meydana gelir.
Kalsiyum içeriği %65'i geçmediğinde alaşım çıkarılır. Daha zengin bir alaşımda yüzme tehlikesi vardır. Alaşımı banyoda ~5 cm'lik bir seviyeye kadar vakumlu bir kepçe kullanarak çıkarın.Zengin alaşımı boşalttıktan sonra, yağsız alaşımı ve kalsiyum klorürü banyoya yükleyin.
Kalsiyum klorürün sıvı kalsiyum-bakır katotla elektrolizinde akım verimi %70-75'tir. Alaşımdaki 1 ton kalsiyum başına spesifik enerji tüketimi 15.000 - 18.000 kW/saat, kalsiyum klorür tüketimi 3,5 g ve alaşımdaki 1 g kalsiyum başına grafit anotlar 60-70 k'dir. Dökme demir banyoları 10-14 ay dayanır.