Eritmalar va moddalar eritmalarini elektroliz qilish. Kaltsiy va uning qotishmalarini elektrolitik ishlab chiqarish

3. Kvitansiya. Kaltsiy uning erigan xloridini elektroliz qilish orqali olinadi.

4. Fizik xossalari. Kaltsiy kumush-oq metall, juda engil (r \u003d 1,55 g / sm 3), ishqoriy metallar kabi, lekin ular bilan taqqoslanmaydigan darajada qattiqroq va 851 0 S ga teng bo'lgan erish nuqtasi ancha yuqori.

5. Kimyoviy xossalari. Ishqoriy metallar singari, kaltsiy ham kuchli qaytaruvchi vosita bo'lib, uni sxematik tarzda quyidagicha tasvirlash mumkin:

Kaltsiy birikmalari olovli g'ishtni qizil rangga bo'yadi. Ishqoriy metallar singari, kaltsiy metall odatda kerosin qatlami ostida saqlanadi.

6. Ilova. Metall kaltsiy o'zining yuqori kimyoviy faolligi tufayli ba'zi o'tga chidamli metallarni (titan, sirkoniy va boshqalar) oksidlaridan kamaytirish uchun ishlatiladi. Kaltsiy po'lat va quyma temir ishlab chiqarishda, ikkinchisini kislorod, oltingugurt va fosfordan tozalash, ba'zi qotishmalarni, xususan, podshipniklar ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan qo'rg'oshin-kaltsiyni olish uchun ham ishlatiladi.

7. Sanoatda olinadigan eng muhim kaltsiy birikmalari.

Kaltsiy oksidi sanoatda ohaktoshni qovurish orqali ishlab chiqariladi:

CaCO 3 → CaO + CO 2

Kaltsiy oksidi oq rangdagi o'tga chidamli moddadir (2570 0 S haroratda eriydi), faol metallarning asosiy oksidlariga xos bo'lgan kimyoviy xususiyatlarga ega (I, II-jadval, 88-bet).

Kaltsiy oksidining suv bilan reaksiyasi katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan davom etadi:

CaO + H 2 O ═ Ca (OH) 2 + Q

Kaltsiy oksidi so'nmagan ohakning asosiy tarkibiy qismi, kaltsiy gidroksid esa o'chirilgan ohakning asosiy tarkibiy qismidir.

Kaltsiy oksidining suv bilan reaksiyasiga ohak so'ndirilishi deyiladi.

Kaltsiy oksidi asosan söndürülmüş ohak ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Kaltsiy gidroksid Ca(OH) 2 katta amaliy ahamiyatga ega. Söndürülmüş ohak, ohak suti va ohak suvi shaklida qo'llaniladi.

Gidratlangan ohak yupqa bo'shashgan kukun bo'lib, odatda kulrang (kaltsiy gidroksidning tarkibiy qismi), suvda ozgina eriydi (1 litr suvda 20 0 S da 1,56 g eriydi). Qurilishda tsement, suv va qum bilan o'chirilgan ohakning xamir aralashmasi ishlatiladi. Aralash asta-sekin qattiqlashadi:

Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Ohak suti sutga o'xshash suspenziya (suspenziya). Ortiqcha o'chirilgan ohakni suv bilan aralashtirish natijasida hosil bo'ladi. Ohak suti oqartgich olish, shakar ishlab chiqarish, o'simlik kasalliklariga qarshi kurashda zarur bo'lgan aralashmalar tayyorlash, daraxt tanasini oqlash uchun ishlatiladi.

Ohak suvi - ohak sutini filtrlash natijasida olingan kaltsiy gidroksidning aniq eritmasi. Uglerod oksidini (IV) aniqlash uchun laboratoriyada foydalaning:

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Uglerod oksidi (IV) uzoq muddat o'tishi bilan eritma shaffof bo'ladi:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3) 2

Agar kaltsiy bikarbonatning shaffof eritmasi qizdirilsa, loyqalik yana paydo bo'ladi:

Shunga o'xshash jarayonlar tabiatda ham sodir bo'ladi. Agar suvda erigan uglerod oksidi (IV) bo'lsa va ohaktoshga ta'sir qilsa, u holda kaltsiy karbonatning bir qismi eriydigan kaltsiy bikarbonatiga aylanadi. Sirtda eritma qiziydi va undan kaltsiy karbonat yana tushadi.

* Xlor katta amaliy ahamiyatga ega. Söndürülmüş ohakning xlor bilan reaksiyasi natijasida olinadi:

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

Oqartirishning faol moddasi kaltsiy gipoxloritidir. Gipoxloritlar gidrolizga uchraydi. Bu gipoxlorid kislotani chiqaradi. Hipoklorik kislota tuzidan hatto karbonat kislota bilan ham siqib chiqarilishi mumkin:

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

2 HClO → 2 HCl + O 2

Oqartirishning bu xususiyati oqartirish, dezinfektsiyalash va gazsizlantirish uchun keng qo'llaniladi.

8. Gips. Gipsning quyidagi turlari mavjud: tabiiy - CaSO 4 ∙ 2H 2 O, kuygan - (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O, suvsiz - CaSO 4.

Kuygan (yarim suvli) gips yoki alebastr (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O tabiiy gipsni 150–180 0 S gacha qizdirish orqali olinadi:

2 → (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O

Agar siz alabaster kukunini suv bilan aralashtirsangiz, yarim suyuq plastik massa hosil bo'lib, u tezda qattiqlashadi. Qattiqlashuv jarayoni suv qo'shilishi bilan izohlanadi:

(CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O → 2

Kuygan gipsning qotib qolish xususiyati amalda qo'llaniladi. Shunday qilib, masalan, ohak, qum va suv bilan aralashtirilgan alabaster gips sifatida ishlatiladi. San'at buyumlari sof alebastrdan tayyorlanadi va tibbiyotda gipsli bintlarni qo'llash uchun ishlatiladi.

Agar tabiiy gips CaSO 4 ∙ 2H 2 O yuqori haroratda qizdirilsa, u holda barcha suv chiqariladi:

CaSO 4 ∙ 2H 2 O → CaSO 4 + 2H 2 O

Olingan suvsiz gips CaSO 4 endi suvni biriktira olmaydi va shuning uchun uni o'lik gips deb atashgan.

Suvning qattiqligi va uni bartaraf etish usullari.

Sovun yomg'ir suvida (yumshoq suv) yaxshi ko'piklanishini hamma biladi, buloq suvida esa odatda yomon ko'piklanadi (qattiq suv). Qattiq suvning tahlili shuni ko'rsatadiki, uning tarkibida katta miqdorda eruvchan kaltsiy va magniy tuzlari mavjud. Bu tuzlar sovun bilan erimaydigan birikmalar hosil qiladi. Bunday suv ichki yonuv dvigatellarini sovutish va bug 'qozonlarini quvvatlantirish uchun yaroqsiz, chunki qattiq suv qizdirilganda sovutish tizimlarining devorlarida shkala hosil bo'ladi. Shkala issiqlikni yaxshi o'tkazmaydi; shuning uchun motorlarning, bug 'qozonlarining haddan tashqari qizishi mumkin, bundan tashqari, ularning aşınması tezlashadi.

Qattiqlikning qanday turlari bor?

Karbonat yoki vaqtinchalik qattiqlik kaltsiy va magniy bikarbonatlarining mavjudligi bilan bog'liq. Uni quyidagi usullar bilan tuzatish mumkin:

1) qaynatish:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

Mg(HCO 3) 2 → MgCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

2) ohak suti yoki soda ta'siri:

Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

Ca(HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + 2NaHCO 3

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

Ca 2+ + CO 3 2- → CaCO 3 ↓

Karbonat bo'lmagan yoki doimiy qattiqlik kaltsiy va magniyning sulfatlari va xloridlari mavjudligi bilan bog'liq.

U soda ta'sirida yo'q qilinadi:

CaSO 4 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

MgSO 4 + Na 2 CO 3 → MgCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

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

Mg 2+ + CO 3 2- → MgCO 3 ↓

Karbonat va karbonat bo'lmagan qattiqlik suvning umumiy qattiqligiga qo'shiladi.

IV. Bilimlarni mustahkamlash (5 min.)

1. Davriy sistema va atomlarning tuzilishi nazariyasi asosida magniy va kalsiyning qanday xossalari umumiy ekanligini tushuntiring. Tegishli reaksiyalar tenglamalarini yozing.

2. Qanday minerallar tarkibida kaltsiy bor va ular qanday ishlatiladi?

3. Bir tabiiy mineralni boshqasidan qanday ajratish mumkinligini ayting.

V. Uyga vazifa (3 min.)

Savollarga javob bering va 1-15, 48,49-§ mashqlarni bajaring, 1-4-mashqlarni yeching, 132-133-bet.

Maktabda "Kalsiy va uning birikmalari" mavzusidagi dars rejasi aynan shunday ko'rinadi.

Yuqorida aytilganlarga asoslanib, maktab kimyo kursini ekologik mazmun bilan to'ldirish kerakligi aniq. Ushbu ishning natijalari uchinchi bobda taqdim etiladi.

Bir martalik) - 0,01%. 4 Mundarija Kirish ................................................. ... ................................................... .. ..........................4 1-bob.Uglerod va uning misolida maktab kimyo fani kursida fanlararo aloqadorlik. birikmalar ................................................... .............. .........5 1.1 O‘quvchilarni shakllantirishda fanlararo aloqalardan foydalanish ...

Faoliyat. Ijodiy shaxsni tarbiyalashga hissa qo'shadigan o'qitish usullari va shakllarini izlash ba'zi o'ziga xos o'qitish usullarining paydo bo'lishiga olib keldi, ulardan biri o'yin usullaridir. Kimyo fanini o`rganishda didaktik va psixologik-pedagogik xususiyatlarga mos keladigan sharoitda o`yin o`qitish metodlarini amalga oshirish o`quvchilarning tayyorgarlik darajasini oshiradi. Rus tilida "o'yin" so'zi ...

va gigienik talablar); o'quv va jismoniy faoliyatning bolaning yosh imkoniyatlariga muvofiqligi; zarur, etarli va oqilona tashkil etilgan vosita rejimi. Sog'liqni saqlashni tejaydigan ta'lim texnologiyasi (Petrov) deganda u ma'naviy, hissiy, intellektual, ... saqlash, mustahkamlash va rivojlantirish uchun maksimal sharoitlarni yaratadigan tizimni tushunadi.

Elektroliz - bu eritma yoki elektrolit eritmasidan doimiy elektr toki o'tkazilsa, elektrodlarda sodir bo'ladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi.

Katod elektronlarni kationlarga beradigan qaytaruvchi vositadir.

Anod anionlardan elektronlarni qabul qiluvchi oksidlovchi hisoblanadi.

Kationlarning faollik qatori:	Na + , Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , H+ , Cu 2+ , Ag + _____________________________→ Oksidlanish kuchini kuchaytirish
Anion faollik seriyasi:	I - , Br - , Cl - , OH - , NO 3 - , CO 3 2- , SO 4 2- ←__________________________________ Qayta tiklash qobiliyatini oshirish

Eritmalarni elektroliz qilish jarayonida elektrodlarda sodir bo'ladigan jarayonlar

(elektrodlar materialiga va ionlarning tabiatiga bog'liq emas).

1. Anionlar anodda chiqariladi ( A m -; oh-

A m - - m ē → A °; 4 OH - - 4ē → O 2 + 2 H 2 O (oksidlanish jarayonlari).

2. Kationlar katodda chiqariladi ( Men n +, H + ), neytral atomlar yoki molekulalarga aylanadi:

Men n + + n ē → Me °; 2 H + + 2ē → H 2 0 (tiklash jarayonlari).

Eritmalarni elektroliz qilish jarayonida elektrodlarda sodir bo'ladigan jarayonlar

KATOD (-) Katod materialiga bog'liq bo'lmang; metallning bir qator kuchlanishdagi holatiga bog'liq	ANOD (+) Anod materialiga va anionlarning tabiatiga bog'liq.
	Anod erimaydi (inert), ya'ni. dan yasalgan ko'mir, grafit, platina, oltin.	Anod eriydi (faol), ya'ni. dan yasalganCu, Ag, Zn, Ni, Feva boshqa metallar ( bundan mustasnoPt, au)
1. Avvalo, metall kationlari tiklanadi, keyin bir qator kuchlanishda turadiH 2 : Men n+ +nē → Me°	1. Eng avvalo kislorodsiz kislotalarning anionlari oksidlanadi (bundan tashqariF - ): A m- - mē → A°	Anionlar oksidlanmaydi. Anod metall atomlari oksidlanadi: Me° - nē → Men n+ Men n + kationlari yechimga o'ting. Anodning massasi kamayadi.
2. O'rta faollikdagi metall kationlari, orasida joylashganAl Va H 2 , suv bilan bir vaqtda tiklanadi: Men n+ + nē →Me° 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	2. Okso kislotalarning anionlari (SO 4 2- , CO 3 2- ,..) Va F - oksidlanmaydi, molekulalar oksidlanadiH 2 O : 2H 2 O - 4ē → O 2 + 4H +
3. dan faol metallar kationlariLi oldin Al (shu jumladan) tiklanmaydi, lekin molekulalar tiklanadiH 2 O : 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	3. Ishqor eritmalarini elektroliz qilish jarayonida ionlar oksidlanadioh- : 4OH - - 4ē → O 2 +2H 2 O
4. Kislota eritmalarini elektroliz qilish jarayonida kationlar kamayadi H+: 2H + + 2ē → H 2 0

ERIMALARNING ELEKTROLIZI

1-mashq. Natriy bromid eritmasining elektroliz diagrammasini tuzing. (1-algoritm.)

Ketma-ketlik	Amal qilish
	NaBr → Na + + Br -
	K - (katod): Na +, A + (anod): Br -
	K + : Na + + 1ē → Na 0 (tiklash), A +: 2 Br - - 2ē → Br 2 0 (oksidlanish).
	2NaBr \u003d 2Na +Br 2

Vazifa 2. Natriy gidroksid eritmasining elektroliz diagrammasini tuzing. (2-algoritm.)

Ketma-ketlik	Amal qilish
	NaOH → Na + + OH -
2. Ionlarning mos keladigan elektrodlarga harakatini ko'rsating	K - (katod): Na +, A + (anod): OH -.
3. Oksidlanish va qaytarilish jarayonlarining sxemalarini tuzing	K - : Na + + 1ē → Na 0 (tiklash), A +: 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2 (oksidlanish).
4. Ishqor eritmasining elektrolizi tenglamasini tuzing	4NaOH \u003d 4Na + 2H 2 O + O 2

Vazifa 3.Natriy sulfat eritmasining elektroliz diagrammasini tuzing. (3-algoritm.)

Ketma-ketlik	Amal qilish
1. Tuz dissotsilanish tenglamasini tuzing	Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
2. Ionlarning mos keladigan elektrodlarga harakatini ko'rsating	K - (katod): Na + A + (anod): SO 4 2-
	K -: Na + + 1ē → Na 0, A +: 2SO 4 2- - 4ē → 2SO 3 + O 2
4. Eritilgan tuzning elektrolizi tenglamasini tuzing	2Na 2 SO 4 \u003d 4Na + 2SO 3 + O 2

Eritma ELEKTROLIZI

1-mashq.Natriy xloridning suvli eritmasini inert elektrodlar yordamida elektroliz qilish sxemasini tuzing. (1-algoritm.)

Ketma-ketlik	Amal qilish
1. Tuz dissotsilanish tenglamasini tuzing	NaCl → Na + + Cl -
	Eritmadagi natriy ionlari tiklanmaydi, shuning uchun suv tiklanadi. Xlor ionlari oksidlanadi.
3. Qaytarilish va oksidlanish jarayonlarining diagrammalarini tuzing	K -: 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - A +: 2Cl - - 2ē → Cl 2
	2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Vazifa 2.Mis sulfatning suvli eritmasini elektroliz qilish sxemasini tuzing ( II ) inert elektrodlar yordamida. (2-algoritm.)

Ketma-ketlik	Amal qilish
1. Tuz dissotsilanish tenglamasini tuzing	CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-
2. Elektrodlarda ajraladigan ionlarni tanlang	Katodda mis ionlari kamayadi. Suvli eritmadagi anodda sulfat ionlari oksidlanmaydi, shuning uchun suv oksidlanadi.
3. Qaytarilish va oksidlanish jarayonlarining diagrammalarini tuzing	K - : Cu 2+ + 2ē → Cu 0 A + : 2H 2 O - 4ē → O 2 +4H +
4. Suvli tuz eritmasini elektroliz qilish tenglamasini tuzing	2CuSO 4 + 2H 2 O \u003d 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

Vazifa 3.Natriy gidroksidning suvli eritmasini inert elektrodlar yordamida elektroliz qilish sxemasini tuzing. (3-algoritm.)

Ketma-ketlik	Amal qilish
1. Ishqorning dissotsilanish tenglamasini tuzing	NaOH → Na + + OH -
2. Elektrodlarda ajraladigan ionlarni tanlang	Natriy ionlarini kamaytirish mumkin emas, shuning uchun katodda suv kamayadi. Gidroksid ionlari anodda oksidlanadi.
3. Qaytarilish va oksidlanish jarayonlarining diagrammalarini tuzing	K -: 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2 OH - A +: 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2
4. Ishqorning suvdagi eritmasini elektroliz qilish tenglamasini tuzing	2 H 2 O \u003d 2 H 2 + O 2 , ya'ni. ishqorning suvli eritmasining elektrolizi suvning elektroliziga qaytariladi.

Eslab qoling.Kislorod o'z ichiga olgan kislotalarni elektroliz qilishda (H 2 SO 4 va boshqalar), asoslar (NaOH, Ca (OH) 2 va boshqalar) , faol metallarning tuzlari va kislorod o'z ichiga olgan kislotalar(K 2 SO 4 va boshqalar) Elektrodlarda suvning elektrolizi sodir bo'ladi: 2 H 2 O \u003d 2 H 2 + O 2

Vazifa 4.Kumushdan yasalgan anod yordamida kumush nitratning suvli eritmasini elektroliz qilish sxemasini tuzing, ya'ni. anod eriydi. (4-algoritm.)

Ketma-ketlik	Amal qilish
1. Tuz dissotsilanish tenglamasini tuzing	AgNO 3 → Ag + + NO 3 -
2. Elektrodlarda ajraladigan ionlarni tanlang	Katodda kumush ionlari kamayadi, kumush anod esa eritiladi.
3. Qaytarilish va oksidlanish jarayonlarining diagrammalarini tuzing	K-: Ag + + 1ē→ Ag 0 ; A+: Ag 0 - 1ē→ Ag +
4. Suvli tuz eritmasini elektroliz qilish tenglamasini tuzing	Ag + + Ag 0 = Ag 0 + Ag + elektroliz kumushning anoddan katodga o'tishiga kamayadi.

To'g'ri variantni tanlang.

91. Kationlar aralashmasidan: Ag +, Cu 2+, Fe 2+, Zn 2+, birinchi navbatda kationlar tiklanadi:

92. Metallni nikel bilan qoplash uchun elektroliz quyidagilar yordamida amalga oshiriladi:

93. Natriy xlorid eritmasini elektroliz qilish jarayonida eritmaning katoddagi muhiti:

1. neytral

   ishqoriy

94. Kaltsiyni kaltsiy xloriddan olish mumkin:

1) elektroliz eritmasi

2) eritilgan elektroliz

3) vodorodning qaytarilishi

4) termal parchalanish.

95. Mis xlorid eritmasini (mis anod) elektroliz qilish jarayonida anodda quyidagilar oksidlanadi:

2) kislorod

3) vodorod

96. Anoddagi grafit elektrodlari bilan natriy karbonat eritmasini elektroliz qilish jarayonida quyidagilar sodir bo'ladi:

1) CO 2 ajralib chiqishi

2) kislorodning chiqishi

3) vodorod evolyutsiyasi

4) natriy yog'inlari.

B qismi

To'liq echimlarni bering.

1. Temir atomlarining elektron formulasini tuzing, valentlik elektronlarini normal va qo`zg`algan holatda grafik ko`rsating. Temir atomining oksidlanish darajalari qanday? Tegishli oksidlanish darajasidagi temir oksidlari va gidroksidlariga misollar keltiring, ularning tabiatini ko'rsating.

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

ammiak hosil bo'lish issiqligi (H 0 arr.(NH 3 )) ga teng:

92,15 kJ/mol;

92,15 kJ/mol;

46,76 kJ/mol;

46,76 kJ/mol.

4. Mis (II) oksidning alyuminiy bilan qaytarilish reaksiyasi mumkin

G 0 arr. 3CuO + 2Al = Al 2 O 3 + 3 Cu

kJ/mol -129,8 -1582

Gibbs bo'sh energiya (Gx.r.) ga teng:

5. 1 mol fosfor kislotasi 1 mol natriy gidroksid bilan o‘zaro ta’sirlashganda quyidagilar hosil bo‘ladi.

1) natriy ortofosfat 3) natriy dihidroortofosfat

2) natriy vodorod ortofosfat 4) natriy fosfat

Molekulyar-ion reaksiya tenglamalarini tuzing. Qisqa ionli tenglamadagi barcha koeffitsientlar yig'indisi...

6. Ikki tuzning har biri suvda eritilganda metil apelsin sariq rangga aylanadi:

1) K 2 S va K 3 PO 4 3) LiCl va FeSO 4

2) KNO 3 va K 3 PO 4 4) CH 3 KUK va K 2 SO 4

Gidroliz reaksiyalari uchun molekulyar-ionli tenglamalar tuzing.

7. Alyuminiy sulfat va natriy karbonat tuzlarining suvli eritmalari bilan oʻzaro taʼsirlashganda qisqa ionli tenglamadagi koeffitsientlar yigʻindisi:

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

Ikki tuzning har biri suvda eritilganda kislotali muhit hosil bo'ladi:

1) BaCl 2 va AlCl 3 3) CuCl 2 va LiCl

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

Molekulyar-ionli gidroliz tenglamalarini tuzing, birinchi bosqich uchun gidroliz konstantasini chiqaring.

Reaksiya tenglamasida, uning sxemasi:

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

Boshlang'ich moddalar formulalari oldidagi koeffitsientlar yig'indisi:

Topshiriqning toʻliq yechimini keltiring (ion-elektron usuldan foydalaning).

CA ning duragaylash turini aniqlashda to'g'ri harakatlar ketma-ketligini belgilang. zarrachada:

Moslikni belgilang:

Gibridlanish turi C.A. Zarracha

1) sp 2 a) H 2 O

2) sp 3 b) VN 3

3) sp 3 d c) SCl 6

4) sp 3 d 2 d) CO

Algoritmga ko'ra, C.A. sp 3 va sp 3 d gibridlanishlarida.

ING. E.: Ag | AgNO 3 | | Fe(NO 3 ) 2 | Fe

n.o.da EMFni hisoblang.

To'liq echimlarni bering

Kirish

I-BOB. Adabiyotlarni ko'rib chiqish

1.1. Kaltsiy xloridni ishlab chiqarish va yo'q qilish usullari 7

1.1.1 Kimyoviy usullar 7

1.1.2. Elektrokimyoviy usullar 10

1.2. Kaltsiy qandlarini tayyorlash va ularni korroziya inhibitori sifatida ishlatish 12

1.3 Gazsimon xlorning elektrokimyoviy sintezi 13

1.4. Karbonat angidridning sintezi 16

1.5. Kaltsiy ionlari bo'lgan tabiiy suvlarda elektrokimyoviy jarayonlarning qonuniyatlari 17

1,5 l. Termal suvlarning elektrolizi 17

1.5.2. Dengiz suvining elektrolizi 20

1.6. Adabiyotlarni tekshirish natijalari 23

II-BOB. Eksperimental jarayon 24

2.1. Polarizatsiya o'lchovlari 24

2.2- Elektrokimyoviy sintezlar 25

2.3. Mahsulotlarni tahlil qilish va identifikatsiyalash usullari 26

2.4. Olingan natijalarni matematik qayta ishlash 33

III bob. Eksperimental ma'lumotlar va muhokama

3.1. Turli elektrod materiallarida kaltsiy xlorid eritmasidagi elektrod reaktsiyalarining borishi naqshlari 39

3.1.1. Anod jarayoni - kaltsiy xlorid eritmasini elektroliz qilishda gazsimon xlor hosil bo'lish kinetikasi va mexanizmi 39

3.1.2. Katodik jarayon - kaltsiy xlorid eritmasini elektroliz qilish paytida gazsimon vodorod hosil bo'lish kinetikasi 45

3.1.3. Kaltsiy xloridning suvli eritmasini elektroliz qilishning tayyorgarlik jihatlari 48

3.2. Turli elektrod materiallarida suvli eritmalarda (CAS12 + SUCHAROSE) elektrod reaktsiyalarining borishi xususiyatlari 50

3.2.1. Katodik jarayon 50

3.2.2. Kaltsiy saxaratini elektrokimyoviy ishlab chiqarishning tayyorgarlik jihatlari 58

3.2.3. Tizimdagi elektrod reaksiyalarining borishi naqshlari: (SaS12 + saxaroza + Sa(ON)2) 61

3.2.3.1 Anod jarayoni 61

3.2.3.2 Katodik jarayon 62

3.3. Tizimdagi elektrod reaksiyalarining borishi naqshlari [CaCl2+HN33+Ca(N33)2] 65

3.3.1. Anod jarayoni 65

3.3.2. katodik jarayon. 68

3.3.3. Kaltsiy nitratining elektrokimyoviy sintezining tayyorgarlik jihatlari 74

3.3.4. Karbonat angidridni elektrokimyoviy ishlab chiqarishning tayyorgarlik jihatlari 75

3.4 Kaltsiy asetatning elektrokimyoviy tayyorlanishi 78

3.4.1. Turli elektrod materiallarida kaltsiy asetatning elektrosintezidagi katod jarayonining xususiyatlari 79.

3.4.2. Kaltsiy asetat elektrosintezining tayyorgarlik jihatlari 87

Adabiyot

Ishga kirish

Mavzuning dolzarbligi. Deyarli barcha tabiiy suvlarda turli konsentratsiyalarda kaltsiy birikmalari mavjud. Kaltsiy xloridning katta miqdori soda ishlab chiqarish, xlor o'z ichiga olgan organik birikmalarni gidrolizlash va boshqa sanoat jarayonlarida chiqindilar sifatida hosil bo'ladi.

Kaltsiy xloridni qayta ishlashning ma'lum kimyoviy va elektrokimyoviy usullari sezilarli kamchiliklarga ega: xloridning parchalanishi

950-1000 S haroratda kaltsiy maxsus konstruktiv materiallardan foydalanishni va yuqori energiya sarfini talab qiladi, kaltsiy xlorid eritmalarini elektroliz qilish esa katodda erimaydigan cho'kma hosil qiladi. (tCa(OH)2* UCaCI2) va vaqt o'tishi bilan elektr tokining tizim orqali o'tishi to'xtaydi.

Kaltsiy xloridni qayta ishlash, undan qimmatliroq mahsulotlar ishlab chiqarish, undan xlorid kislota, xlor, xlorsulfonik kislotalar va alyuminiy xlorid olish uchun yangi turdagi xomashyo sifatida organik va farmatsevtika ishlab chiqarishida foydalanish dolzarb muammo hisoblanadi.

Bu maqsadlar uchun, ayniqsa, istiqbolli elektrokimyoviy usullar bo'lib, ular reagentlardan foydalanmasdan, elektrooksidlovchi va elektroreduksiya jarayonlaridan foydalangan holda kimyoviy mahsulotlar sintezini amalga oshirishga imkon beradi.

Dissertatsiya ishida tadqiqot ob'ektlarini tanlash, bir tomondan, tayyor mahsulotning qiymati bilan, ikkinchi tomondan, kaltsiy xloridni xom ashyo sifatida - yirik tonnali sanoat chiqindilaridan foydalanish imkoniyati bilan belgilandi. , uni qayta ishlash atrof-muhitni zararli sanoat chiqindilaridan himoya qilishga yordam beradi.

Tadqiqotning maqsadi va vazifalari. Ishning maqsadi qonunni o'rganish edi
elektrod reaktsiyalari jarayonining o'lchamlari va kaltsiy o'z ichiga oladi
kaltsiy xloridning suvli eritmalaridan boshqa birikmalar.

Ushbu maqsadga erishish quyidagi vazifalarni hal qilishni talab qildi:

turli elektrod materiallarida kaltsiy xloridning suvli eritmalaridan xlor ajralib chiqishining anodik reaksiyasini o'rganish;

kaltsiy xlorid, kaltsiy nitrat, kaltsiy asetat va kaltsiy xloridning saxaroza aralashmasining suvli eritmalarida elektrod reaktsiyalarining kinetikasi va mexanizmini o'rnatish;

Kaltsiyning elektrokimyoviy sintezining optimal parametrlarini aniqlang
F cy-o'z ichiga olgan birikmalar: oqim zichligi, elektrolitlar kontsentratsiyasi,

maqsadli mahsulotlarning joriy natijalari.

Tadqiqot ob'ektlari elektrokimyoviy jarayonlar, proteo edi
suvli xlorid eritmalarida turli elektrod materiallari ustida ishlash
kaltsiy qo'shimchalari. O'rganish ob'ektini tanlash aniqlandi, bilan
bir tomondan, irqlarda elektrod jarayonlarining bilim va murakkabligi yo'qligi
ko'rib chiqilayotgan tizimlar va boshqa tomondan, chiqindilardan foydalanish imkoniyati
V qimmatbaho olish uchun kaltsiy xloridni keng miqyosda ishlab chiqarish

mahsulotlar.

Ilmiy yangilik:

Kaltsiy ionlari bo'lgan suvli eritmalarni elektroliz qilish texnologiyasi va progressiv texnologik yechimlarining ilmiy asoslari yaratildi;

Ko'ra anodik va katod reaksiyalar borishi qonuniyatlari
turli elektrod materiallarida kaltsiy o'z ichiga olgan birikmalarning nurlanishi

Amaliy qiymat ishlari:

Kaltsiy xloriddan xomashyo sifatida ilk bor kaltsiy atsetat, kaltsiy saxaroza, kaltsiy nitrat, karbonat angidrid, gazsimon xlor, vodorod kabi qimmatli kimyoviy birikmalar sintez qilindi.

Aprobatsiya ish. Asosiy natijalar organik birikmalarning elektrokimyosiga bag'ishlangan XIV yig'ilishda "Organik birikmalar elektrokimyosi yangiliklari" (Novocherkassk, 1998), "Texnika va tibbiyotda kimyo" Butunrossiya ilmiy-amaliy konferentsiyasida (Maxachqal'a) ma'ruza qilindi va muhokama qilindi. , 2002), Sankt-Peterburg davlat past harorat va oziq-ovqat texnologiyalari universitetining 70 yilligiga bag'ishlangan Xalqaro ilmiy-texnik konferentsiyada (Sankt-Peterburg, 2001), Xalqaro konferentsiyada "Organik kimyo, ekologiya va zamonaviy muammolar. Biotexnologiya" (Luga, 2001), "Ekologiya va tabiatni oqilona boshqarish" yakuniy Butunrossiya konferentsiyalarida (Sankt-Peterburg, 2001 va 2002).

Dissertatsiyaning hajmi va tuzilishi. Dissertatsiya ishi kirish, uch bob, xulosa va foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxatidan, jumladan 111 nomdan iborat. Ish 100 betlik mashinkada yozilgan matnda taqdim etilgan bo'lib, 36 ta rasm va 6 ta jadvalni o'z ichiga oladi.

Ish Rossiya Federatsiyasi Ta'lim vazirligining "Fan va texnologiyaning ustuvor yo'nalishlari bo'yicha oliy ta'limning ilmiy tadqiqotlari" dasturi, "Ekologiya va atrof-muhitni oqilona boshqarish" kichik dasturi bo'yicha grant doirasida amalga oshirildi. "Texnogen shakllanishlar va sanoat va maishiy chiqindilardan foydalanish muammolari 2001-2002.".

Kaltsiy saxaratlarini tayyorlash va ularni korroziyaga qarshi vosita sifatida ishlatish

Oqartirish vositalarini (kaltsiy gipoxlorit va oqartiruvchi) tayyorlash uchun katta miqdorda xlor ishlatiladi. Xlorni vodorod atmosferasida yoqish orqali sof vodorod xlorid olinadi. Tegishli xloridlar titan, niobiy va kremniy ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Temir va alyuminiy fosfor xloridlari sanoatda ham qo'llaniladi.

Barcha ishlab chiqarilgan xlorning 60% dan ortig'i xlororganik birikmalarni sintez qilish uchun ishlatiladi. Xlorning yirik iste'molchilariga uglerod to'rt xlorid, xloroform, metilenxlorid, dikloroetan, vinilxlorid va xlorbenzol ishlab chiqarish kiradi. Xlor usulida glitserin va etilen glikolni sintez qilishda, shuningdek, uglerod disulfidini sintez qilishda katta miqdorda xlor sarflanadi.

Suvni zararsizlantirish uchun natriy xlorid eritmasini elektroliz qilish jarayonida olingan xlor dioksidi yanada istiqbolli hisoblanadi.

Dastlabki hisob-kitoblarga ko'ra, 1987 yilda AQShda xlor ishlab chiqarish 10,4 million tonnani tashkil etdi. 1 tonna xlorning narxi 195 dollar. Xlor NaCl eritmasini elektroliz qilish orqali olinadi. Monografiyada sanoat elektrolitik elementlarning nazariy asoslari va konstruksiyalari tasvirlangan.

NaCl sho'r suvlarini ion almashinadigan membranalar yordamida elektroliz qilish texnologiyasini o'zlashtirish (diafragma yoki simob elektroliziga nisbatan) uskunaning narxini (15-25 foizga) va energiya xarajatlarini (20-35 foizga) kamaytirishga imkon beradi. Membran elektrolizining samaradorligi 200 kVt / t mahsulot elektr energiyasi iste'moli bilan 40% konsentratsiyali gidroksidi olish imkoniyati bilan bog'liq. Ikki qavatli membranalar 4 kA / m gacha bo'lgan oqim zichligida ishlashga imkon beradi, bu esa kechalari arzon elektr energiyasidan yanada samarali foydalanishni ta'minlaydi. Ushbu afzalliklar yangi membranalarning nisbatan yuqori narxini (500-700 dollar / m2) to'liq qoplaydi.

Vodorod evolyutsiyasining haddan tashqari kuchlanishini kamaytirishga imkon beradigan faollashtirilgan katodlardan foydalanish samaradorligi muhokama qilinadi. Haroratni ko'tarishda ish bosimini 5 bargacha oshirish orqali hujayra kuchlanishining yanada pasayishiga erishish mumkin. Vodorodning ajralib chiqish jarayonini kislorodni kamaytirish jarayoni bilan almashtirib, katodni depolarizatsiya qiluvchi kislorod (havo) dan foydalanish elektr energiyasining narxini 1600 kVt / t ishqorgacha kamaytiradi (agar yo'qolgan energiyani hisobga olmasak). vodorod intensivligi). Muqobil yo'l - yonilg'i xujayrasidagi vodorodning elektrooksidlanishi.

Hoechst kompaniyasining membrana maydoni 0,1 m2 bo'lgan xlorli membran elektrolizatori bilan tajribalari tasvirlangan. Ishqor kontsentratsiyasining ortishi bilan kamayib boruvchi oqim samaradorligi 30% konsentratsiyada minimal darajaga yetib, keyin 34% kontsentratsiyaga ko'tarilishi, shundan so'ng u yana tushib ketishi aniqlandi. Membrana jarayonining turli mexanizmlari va membrana xususiyatlarini tanlash, shuningdek ularning qarish sabablari ko'rib chiqiladi. Ko'rsatilgandek, faqat bug'ning past narxida, membrana elektrolizidagi energiya xarajatlari simob usuliga yaqinlashishi mumkin.

Ushbu ishda gidroksidi va gidroksidi tuproqli metallarning xlorid eritmalarini diafragmasiz elektroliz qilish jarayoni tizimli o'rganildi. Ko'rsatilganki, anodik jarayonning borishi, dastlabki elektrolit kationining tabiatiga qarab, elektroliz mahsulotlarining turli xil eruvchanligi, asosan, tegishli metallar gidroksidlarining eruvchanligi bilan bog'liq.

Xloridli membrana elektrolizatorida membrananing kamida bir tomonida elektrod faolligiga ega bo'lmagan g'ovak gaz va suyuqlik o'tkazuvchan qatlam mavjud. Tercihen, bosim 15 kgf / sm2 gacha bo'lgan katod va anod kameralarida saqlanadi, bu elektroliz kuchlanishini kamaytirishga imkon beradi. Usul suv va xlorid kislotani elektroliz qilishda qo'llanilishi mumkin.

Maqolada oqimsiz elektrolizatorda gazsimon xlorni olish jarayonining modeli ko'rib chiqiladi.

Termal suvlarni elektroliz qilish

So'nggi paytlarda natriy yoki kaltsiy gipoxlorit suvni tozalash va ayniqsa neytrallash uchun ishlatilgan. Gipoxloritga bo'lgan qiziqishning ortishi ko'p jihatdan uni ishlatishning katta imkoniyatlari bilan bog'liq. Dengiz suvini elektroliz qilish natijasida olingan gipoxloritdan oqava suvlarni tozalash uchun foydalanish ekologik jihatdan foydalidir.

Natriy xlorid yoki tabiiy suvning suvli eritmalarini elektroliz qilish yo'li bilan gipoxlorit eritmalarini olishning elektrokimyoviy usuli bu ishlab chiqarishni to'g'ridan-to'g'ri eritmalar iste'mol qilinadigan joylarda tashkil etish imkonini beradi, shu bilan birga gipoxlorit eritmalarini uzoq muddatli saqlash zaruriyatini yo'q qiladi.

Hozirgi vaqtda dezinfektsiyalash vositasini elektrokimyoviy ishlab chiqarishning ikkita usuli qo'llaniladi: konsentrlangan natriy xlorid eritmalarini elektrolizlash, so'ngra tozalangan suv bilan aralashtirish va dezinfektsiyalangan suvni to'g'ridan-to'g'ri elektroliz qilish. Bir holatda ham, boshqa holatda ham elektroliz jarayoni elektrodlardagi oqim zichligiga, natriy xlorid konsentratsiyasiga, pH, harorat va elektrolitlar harakatining tabiatiga, elektrodlarning materialiga va ularning passivatsiyasiga bog'liq. shuningdek, elektrodlarga oqim berish usuli.

OPTA elektrodi va 2x0g asosidagi noorganik keramik membranali membrana elektrolitik hujayrada natriy gipoxloritning elektrokimyoviy sintez jarayoni o'rganildi. Tok zichligi, natriy xlorid eritmasi konsentratsiyasi, natriy xlorid eritmasi bilan ta'minlanish tezligi va eritmalarning elektrod kameralariga etkazib berish tezligi ta'siri o'rganildi. Ko'rsatilgandek, optimal sharoitlarda natriy gipoxloritning joriy samaradorligi 2,4 kVt / kg va natriy xlorid 3,1 kg / kg solishtirma quvvat sarfida 77% ni tashkil qiladi. Tajriba sharoitida anodning korroziyaga chidamliligi aniqlandi.

Asosan suzish havzalaridagi suvni zararsizlantirish uchun mo'ljallangan suvni tozalashda xlorli birikmalarni nazorat qilish usuli va qurilmasi taklif etiladi. Natriy gipoxlorit dezinfektsiyali eritmasi elektrolitik usulda hosil bo'ladi, basseyn suvida etarli miqdorda xloridlar mavjud. Suv yopiq konturda aylanadi, uning tashqi qismida elektrolizator, shuningdek, suvni tozalash uchun filtr mavjud.

Patent mualliflari ichimlik suvini zararsizlantirish uchun quvurning yon yuzasiga mini-elektrolizatorni o'rnatishni taklif qilmoqdalar, unda suyultirilgan xlorid o'z ichiga olgan eritmadan elektrokimyoviy yo'l bilan gipoxlorit ishlab chiqariladi.

Natriy xloridning suyultirilgan (0,89%) eritmasini oqim sharoitida elektroliz qilish xususiyatlari o'rganildi. Aniqlanishicha, oqim tezligining oshishi xlorat unumining keskin pasayishiga olib keladi va elektrolizatorning unumdorligi va barqarorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Eng yaxshi natijalar anodlarning davriy katodik faollashuvi bilan kamida 200 pürüzlülük koeffitsienti bilan tarqalgan platina qoplamasiga ega titan elektrodlari bo'lgan elektrolitik hujayrada erishildi.

Bosim ostida natriy gipoxlorit sintezining elektrokimyoviy jarayoni o'rganildi. Elektroliz titanium qotishmasidan tayyorlangan avtoklavda amalga oshiriladi, aralashtirma bilan ichkarida floroplastik bilan mustahkamlanadi. Katodik reaksiya jarayonida hosil bo'lgan gazsimon vodorod tizimda to'planib, uning bosimini oshiradi. Tadqiqotlar 100-150 atm bosim ostida o'tkazildi. Eritma yuqori bosim ostida bo'lganligi sababli, xlorning eruvchanligi oshadi, bu natriy gipoxloritning yuqori oqim samaradorligiga olib keladi. Titan asosidagi ruteniy dioksidi, grafit va platina katod materiallari sifatida ishlatilgan, titan esa katod bo'lib xizmat qilgan.

Maxachqal'a-Ternair konining suvini fenoldan tozalash uchun tabiiy suvlarni elektroliz qilish natijasida olingan natriy gipoxloritidan foydalanish haqida xabar berilgan.

Dengiz suvining mineral tarkibi yuqori. Dengiz suvining minerallashuvi umuman olganda 3,5% yoki 35 000 million "1. Ulardan faqat ikkita komponent (xloridlar va natriy) 1% dan ortiq miqdorda mavjud bo'lsa, qolgan ikkitasining konsentratsiyasi: sulfat va magniy, taxminan OD% ni tashkil qiladi; kaltsiy, kaliy, bikarbonat va brom taxminan 0,001%, qolgan elementlar juda past konsentratsiyalarda mavjud.

Alohida tuzlarning ularning yig'indisiga nisbati bo'yicha Kaspiy dengizi suvlarining sho'rligi okean va Qora dengiz suvlaridan farq qiladi. Kaspiy dengizi suvlari okean suvlariga nisbatan nisbatan kambag'al, Na va SG ionlari va Ca va SO4 ionlariga boy.Kaspiy dengizi suvlarining o'rtacha sho'rligi 12,8-12,85% ni tashkil qiladi, 3% dan o'zgarib turadi. Volga og'zi Balxan ko'rfazida 20% gacha. Qishda Shimoliy Kavkaz suvlarining sho'rligi yuqori, bu muz shakllanishi va Volga suvlarining zaif oqimi bilan izohlanadi.

So'nggi yillarda dengizga tuzlar oqimining ko'payishi kuzatildi, bu daryolarning ion oqimining ko'payishi bilan bog'liq.

Dengiz suvlarida mavjud bo'lgan eng ko'p to'xtatilgan zarrachalar atrofdagi jinslar (kaolinit, talk, kvarts, dala shpati va boshqalar) bilan bir xil minerallarni o'z ichiga oladi. 1.1-jadval. Kaspiy dengizi suvining asosiy tarkibini taqdim etadi.

Elektrokimyoviy sintezlar

Tarkibida xlor bo'lgan birikmalar tahlili quyidagi usullar bo'yicha amalga oshirildi: SC ni Ponttius usulida aniqlash. Kichik miqdordagi kraxmal qo'shilgan 10 ml elektrolit (pH = 8) kaliy yodidning OD H eritmasi bilan titrlangan. SG ta'rifi. 1 ml elektrolitni distillangan suv bilan 100 ml ga keltiring. 10 ml namunani kumush nitratning 0,1 n eritmasi bilan bir necha tomchi CH3COOH + K2CIO4 ishtirokida titrlang.

CCV ta'rifi. 10 ml namunaga 25 ml Mohr tuzi qo'shing. Pufakchalar paydo bo'lguncha qizdiring va tez soviydi. 5 ml Reingart aralashmasi qo'shing va pushti rang paydo bo'lguncha 0,1 n kaliy permanganat bilan titrlang.

SU ta'rifi/. 10 ml elektrolitga 10 ml to'yingan kaliy xlorid eritmasidan qo'shing. Agar cho'kma bo'lmasa, tizimda SC/ yo'q. Chiqarilgan xlor miqdorini aniqlash Elektroliz jarayonida hosil bo'lgan gazsimon xlor kaliy yodid eritmasidan o'tkaziladi va ajralib chiqqan yod ma'lum konsentratsiyali natriy tiosulfat bilan titrlanadi. Xlor yodometrik titrimetrik usul bilan aniqlanadi.

Reaktivlar: natriy tiosulfat - 0,005 N eritmasi; KI - 10% eritma; asetat tampon aralashmasi. CH3COONa va CH3COOH ning 1 n eritmalarini teng hajmda aralashtirib tayyorlang; yangi tayyorlangan kraxmal eritmasi - 1% eritma.

Ta'rif taraqqiyoti. 250 ml li konussimon kolbaga 100 ml vodoprovod suvini pipetka bilan solib, 5 ml 10% li KI eritmasi, 5 ml asetat bufer aralashmasi va 1 ml kraxmal eritmasidan soling. Namuna 0,005 n natriy tiosulfat eritmasi bilan eritmaning ko‘k rangi yo‘qolguncha titrlanadi.

Suvlardagi kaltsiy miqdorini aniqlash uchun trilonometrik usul qo'llaniladi, bu esa namunadagi Ca ni 0,1 mg va undan yuqori miqdorda aniqlash imkonini beradi. Bu usul indikator murexid ishtirokida Trilon B dan foydalanishga asoslangan. Usulning mohiyati shundan iboratki, ishqoriy muhitda Ca2+ ionlari murexid bilan murakkab birikma hosil qiladi, u Trilon B bilan titrlashda barqarorroq natriy kompleksonat hosil bo'lishi natijasida parchalanadi. Murexid (pH 12 da binafsha kislotaning ammoniy tuzi Ca ionlari bilan o'zaro ta'sir qiladi va pushti birikmalar hosil qiladi.

Murexid Mg ionlari bilan reaksiyaga kirishmaydi, lekin agar sinovdan o'tgan suvda ikkinchisi 30 mg / l dan ortiq bo'lsa, Mg (OH) 2 cho'kadi va uning yuzasida indikatorni adsorbsiyalaydi, bu esa ekvivalentlik nuqtasini aniqlashni qiyinlashtiradi. Keyin magniy konsentratsiyasini kamaytirish uchun sinov eritmasini 5-6 marta suyultirishingiz kerak.

Reaktivlar: Trilon B - 0,05 N eritmasi. Aniq norma MgSO4 ning standart 0,05 N eritmasi bilan belgilanadi yoki fik-sanaldan tayyorlanadi; NaOH - 10% eritma; mureksid - quruq aralash (1 qism mureksid va 99 qism NaCl).

Tahlil jarayoni. 250 ml li konussimon kolbaga 100 ml tekshiriluvchi suvni pipetka bilan soling, 5 ml 10% natriy gidroksid eritmasidan soling, ozgina quruq indikator aralashmasi qo'shing. Eritma qizil rangga aylanadi. Namuna Trilon B bilan kuchli aralashtirib, binafsha rang paydo bo'lguncha titrlanadi, 3-5 daqiqa davomida barqaror. Trilon B qo'shilishi bilan rang o'zgarmaydi. Haddan tashqari titrlangan namunadan "guvoh" sifatida foydalanish mumkin, ammo shuni esda tutish kerakki, titrlangan namuna nisbatan qisqa vaqt davomida barqaror rangni saqlaydi. Shuning uchun, agar ilgari tayyorlangan rangning o'zgarishi bo'lsa, yangi "guvoh" tayyorlash kerak.

Katodik jarayon - kaltsiy xlorid eritmasini elektroliz qilish jarayonida gazsimon vodorod hosil bo'lish kinetikasi.

Platinaning qimmat elektrod materiali ekanligini hisobga olib, xlorning evolyutsiya jarayoni arzonroq material - grafitda o'rganildi. Anjir. 3.3 0,1 - 2,0 M. - 300 mV konsentratsiyasida kaltsiy xloridning suvli eritmalarida grafitdagi anodik oqim kuchlanish egri chiziqlarini ko'rsatadi.

Platina, grafit va OPTA dan tayyorlangan elektrod materiallarida xlorning yuqorida keltirilgan oqim kuchlanish egri chizig'idan kelib chiqadiki, kaltsiy xlorid kontsentratsiyasining oshishi bilan xlorning molekulyar ajralishi jarayonining pasayishi tufayli osonlashadi. jarayonning diffuziya komponenti.

Shaklda xlor evolyutsiyasining kinetik parametrlarini solishtirish uchun. 3.4 platina, grafit elektrodlari va ORTA bo'yicha oqim zichligi (log i) logarifmi bo'yicha ortiqcha kuchlanish (p) ning tegishli Tafel bog'liqliklarini ko'rsatadi.

Ularga mos keladigan chiziqlar tenglamalari a va b koeffitsientlari hisoblangandan so'ng, quyidagi ko'rinishda ifodalanishi mumkin: Hisoblangan a va b koeffitsientlariga ko'ra, jarayonning xarakteristikalari topildi - almashinuv oqimi i0 va uzatish koeffitsienti. a

Kaltsiy xloridning 2M eritmasidan xlorni elektrokimyoviy ajratish parametrlari quyida keltirilgan:

Shaklda. 3.5. qiyosiy tahlil qilish uchun 2M kaltsiy xlorid eritmasida platina, grafit va OPTA uchun anodik oqim kuchlanish egri chiziqlari taqdim etiladi. Rasmdan ko'rinib turibdiki, ORTA dan anoddagi eng past potentsiallarda kaltsiy xlorid eritmasidan xlor ajralib chiqadi va grafitdagi oqim kuchlanish egri chizig'i ORTAdagi egri chiziqqa nisbatan 250-300 mV ga siljiydi. anod tomoni. Shuning uchun kaltsiy xloridning suvli eritmalarini elektroliz qilishda anod materiali sifatida ORTA dan foydalanish afzalroq ekanligi aniq. Grafitda energiya iste'moli yuqori bo'ladi va ikkinchisi chidamlilik bo'yicha ORTA dan past bo'ladi, ayniqsa yuqori anodli yuklarda.

Elektroliz jarayonida energiya sarfi katod jarayonining kinetikasiga ham bog'liqligini hisobga olib, biz turli elektrod materiallarida kaltsiy xloridning suvli eritmalaridan vodorodning ajralib chiqish qonuniyatlarini o'rgandik.

Shaklda. 3.6. platina elektrodida 0,5 - 2,0 M konsentratsiyali kaltsiy xlorid eritmalaridan katodli vodorod evolyutsiyasining oqim kuchlanish egri chiziqlari ko'rsatilgan. Hozirgi kuchlanish egri chiziqlarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, kaltsiy xlorid konsentratsiyasining oshishi bilan vodorod evolyutsiyasining haddan tashqari kuchlanishi ortadi (30-40 mV). Platina elektrodining sirtini qoplaydigan va Ca+ ionlari kontsentratsiyasining ortishi bilan miqdori ortib borayotgan kaltsiy tuzlarining kam eriydigan cho'kma hosil bo'lishi mumkin bo'lgan tushuntirish bo'lishi mumkin. Shu munosabat bilan elektrolizatordagi kuchlanishning sezilarli o'sishi kuzatiladi, avvalroq kaltsiy gipoxloritini elektrokimyoviy ishlab chiqarish jarayonida ishda qayd etilgan.

Amaliy elektroliz uchun arzonroq elektrod materiallari - grafit, po'lat, mis va titandan olingan katod oqim kuchlanish egri chiziqlari 3.7 va 3.8-rasmlarda ko'rsatilgan. Joriy kuchlanish egri chiziqlari shuni ko'rsatadiki, platinadan keyin vodorod evolyutsiyasining past kuchlanishi grafit elektrodida kuzatiladi (3.7-rasm, egri 2)? titanium katodida vodorod ionlarining elektroreduksiyasi (3.8-rasm, egri 2) eng yuqori kuchlanish bilan davom etadi. Bu harakat vodorod evolyutsiya potentsiallari oralig'ida faza oksidlari bilan qoplangan va jarayonga inhibitiv ta'sir ko'rsatadigan metallar uchun xosdir. Shuning uchun kaltsiy xlorid eritmasini elektroliz qilish uchun eng mos katod materiali grafitdir.

Elektrolitlarning fizik-kimyoviy xossalari

Kaltsiy xloridning erish nuqtasi 774°. Ayrim hollarda elektrolitga kaliy xlorid (erish nuqtasi 768°), baʼzan natriy xlorid (erish nuqtasi 800°) qoʻshiladi.
CaCl2-KCl tizimining erish diagrammasi O.Menge tomonidan o'rganilgan. Tizimda CaCl2 KCl birikmasi hosil boʻladi va ikkita evtektika mavjud boʻlib, 75% (mol.) CaCl2 erish nuqtasi 634° va erish nuqtasi 587° boʻlgan 25% (mol.) CaCl2.
CaCl2-NaCl tizimi 53% (mol.) CaCl2 da 494 ° ga yaqin erish nuqtasi bilan evtektikani beradi.
CaCl2-KCl-NaCl tizimining holat diagrammasi K.Sxolich tomonidan o'rganilgan. Unda 508 ° da kompozitsiyaning evtektikasi hosil bo'ladi - 52% CaCl2, 41% NaCl, 7% KCL
Ruff and Plateau tomonidan tavsiya etilgan elektrolit 85,8% CaCl2 va 14,2% CaF2 ni o'z ichiga oladi va 660 ° da eriydi Kaltsiy xloridning zichligi, Arndt bo'yicha, tenglama bilan ifodalanadi: d = 2,03-0,00040 (t ° - 850 °)
V.P.ning so'zlariga ko'ra. Borzakovskiy, 800° da CaCl2 zichligi 2,049; 900° da 2.001, 1000° da 1.953 Kaliy xlorid yoki natriy xlorid qoʻshilishi eritma zichligini pasaytiradi.
Kaltsiy xloridning gaz fazasi bilan chegaradagi yopishqoqligi va sirt tarangligining qiymati, V.P. Borzakovskiy, quyida keltirilgan

Kaliy xlorid va natriy xloridning kaltsiy xloridga qo'shimchalari eritmaning yopishqoqligini pasaytiradi va gaz fazasi bilan chegarada sirt tarangligini oshiradi.
Kaltsiy xloridning elektr o'tkazuvchanligi Borzakovskiyga ko'ra: 800 ° 2,02 ohm-1 / sm3, 900 ° 2,33 ohm-1 / sm3; bu ma'lumotlarga yaqin qiymat Sandonini tomonidan olingan. 25% gacha (mol.) kaliy xlorid yoki 55% gacha (mol.) natriy xlorid qo'shimchalar elektr o'tkazuvchanligini pasaytiradi; qo'shimchalarning yanada ko'payishi eritmaning elektr o'tkazuvchanligini oshiradi
Kaltsiy xloridning bug 'bosimi KCl, NaCl, MgCl2 ga qaraganda ancha yuqori. Kaltsiy xloridning qaynash nuqtasi taxminan 1900 ° dir. Kaltsiy xloridning ko'rsatilgan xlorid tuzlari bilan aralashmasidagi umumiy bug' bosimini V.A.Ilyichev va K.D. Mujjavlev.
Kaltsiy xloridning parchalanish kuchlanishi (v) Combi va Devato tomonidan emf yordamida o'lchanadi. 700-1000 ° harorat oralig'ida qutblanish, formula bilan ifodalanadi

E \u003d 3.38 - 1.4 * 10v-3 (t ° -700 °)

Quyida 800° haroratda bir nechta xlorid tuzlarining parchalanish kuchlanishlarini taqqoslash keltirilgan.

Amalda, 60-85% oqim chiqishi bilan vannadagi orqa emf 2,8-3,2 V ni tashkil qiladi. Drossbaxning ta'kidlashicha, teskari e. d.s. emf javoblari. hujayralar

Ca / CaCl / CaCl2 / Cl2.

Tuzlarning parchalanish kuchlanishi harorat Ho ning oshishi bilan kamayadi, chunki turli tuzlar uchun parchalanish kuchlanishining o'zgarishining harorat koeffitsientlari har xil bo'lganligi sababli, tuzlar aralashmasidan u yoki bu metalni olish ketma-ketligi harorat o'zgarishi mumkin. Kaltsiy xloridning elektroliz haroratida magniy va natriy ionlarining chiqishi mumkin. Shuning uchun kaltsiy vannasi elektrolitida bu tuzlarning aralashmalari bo'lmasligi kerak.

Sensorli katod bilan elektroliz

Nazariya asoslari

Eritilgan kaltsiy xloridning elektrolizi paytida, magniy yoki natriy ishlab chiqarishda bo'lgani kabi, katodda chiqarilgan kaltsiy elektrolitdan ancha engilroq va shuning uchun vannaning yuzasiga suzadi. Biroq, xuddi magniy olinadigan tarzda suyuq kaltsiyni olish mumkin emas. Magniy elektrolitda ozgina eriydi va metall yuzasida tutilgan elektrolit plyonkasi bilan himoyalangan. Elektrolitlar yuzasida suzuvchi magniy vaqti-vaqti bilan chiqariladi. Kaltsiy magniyga qaraganda ancha faol va elektrolit plyonkasi bilan himoyalanmagan. Uning elektrolitda eruvchanligi yuqori, Lorents tadqiqotiga ko'ra, metallning 13% kaltsiy xloridda eriydi. U eriganida CaCl subxlorid hosil bo'ladi, u xlor bilan reaksiyaga kirishib, CaCl2 ga aylanadi. Kislorod va havo namligi ta'sirida subxloridlar eritmada kaltsiy oksidi suspenziyasini hosil qiladi. Agar eritilgan kaltsiy elektrolitlar bilan aloqada bo'lishiga yo'l qo'yilsa, ikkinchisining aylanishi tufayli kaltsiy anod xlor hududiga o'tadi va oxir-oqibat hammasi kaltsiy xloridga aylanadi. Vanna yuzasida bo'lgan kaltsiy elektrolitda erishi bilan bir qatorda, uni o'rab turgan gazlar bilan faol reaksiyaga kirishadi.
Kaltsiy erish nuqtasidan pastroqqa chiqarilganda, tuz bilan o'tgan, katta oksidlanish yuzasiga ega bo'lgan shimgichli dendritik metall hosil bo'ladi. Bunday metallni eritish juda qiyin. Shuning uchun, maqbul oqim chiqishi bilan metall kaltsiyni faqat Rathenau va Süter usuli bilan olish mumkin - sensorli katod bilan elektroliz / Usulning mohiyati katodning dastlab erigan elektrolitga tegishidadir. Aloqa joyida katodni ho'llaydigan suyuq metall tomchisi hosil bo'ladi, u katod asta-sekin va bir tekis ko'tarilganda, u bilan eritmadan chiqariladi va qotib qoladi. Bunday holda, qattiqlashtiruvchi tomchi metallni oksidlanish va nitridlanishdan himoya qiluvchi qattiq elektrolit plyonkasi bilan qoplanadi. Katodni doimiy va ehtiyotkorlik bilan ko'tarib, kaltsiy novdalarga tortiladi.
Kaltsiy xlorid va ftorid elektrolitida teginish katodi bilan elektroliz qilish shartlari laboratoriya tajribalari uchun apparat yaratgan Gudvin, elektrolizning amaliy usullariga e'tibor qaratgan Freri, elektrolizning amaliy usullariga e'tibor qaratgan Brace tomonidan qo'shimcha ravishda o'rganildi va takomillashtirildi. 200 A hammom va boshqalar.
Rossiyada bu usul tok kuchi 100 dan 600 A gacha bo'lgan vannalarda o'rganildi va takomillashtirildi (Z.V.Vasilev, V.P.Mashovets, B.V.Popov va A.Yu.Taits, V.M.Guskov va M.T.Kovalenko, A.Yu.Taits va M.I.Pavlar). , Yu.V.Baimakov).
Qoniqarli oqim samaradorligiga erishish shartlaridan biri katodda yuqori oqim zichligidan foydalanish hisoblanadi. Bu vaqt birligida chiqarilgan metall miqdori uning erishidan sezilarli darajada oshib ketishi uchun kerak. Katodning ishchi yuzasiga, hujayraning kuchiga va boshqa omillarga qarab, katod oqimining zichligi 50-250 A / sm2 oralig'ida tanlanadi. Jarayonning normal borishi uchun katodning ko'tarilishining aniq nazoratini ta'minlash muhimdir. Katodning juda tez ko'tarilishi metallning suyuq tomchisining ajralishiga va uning elektrolitda erishiga olib keladi. Sekin ko'tarilishi bilan kaltsiy haddan tashqari qizib ketadi va novdadan eriydi. Metall ajralish elektrolitning haddan tashqari qizishi tufayli ham bo'lishi mumkin. Subxlorid va kaltsiy oksidi hosil bo'lishi bilan elektrolitda kaltsiyning erishi elektrolitning qalinlashishiga va ko'pik hosil bo'lishiga olib keladi, bu esa vannaning normal ishlashini buzadi. Hammomning sovuq kursida katoddagi metall dendritlar shaklida o'sadi.
Anod ta'sirini oldini olish uchun anoddagi oqim zichligi imkon qadar past (0,7-1,5 A/sm2 tartibida) tanlanadi. Anod effekti grafitdagi oqim zichligi 8 A/sm2 ga, uglerod anodida esa 5,6 A/sm2 ga yetganda boshlanadi. Qo'shimchalarsiz kaltsiy xlorid elektrolitining harorati 800-810 ° da saqlanadi, boshqa tuzlar qo'shilishi bilan esa u pasayadi. Katod atrofida, yuqori oqim kontsentratsiyasi tufayli, 820-850 ° haroratga ega bo'lgan haddan tashqari qizib ketgan elektrolitning cheti mavjud. Elektrolitlar haroratini kaltsiyning erish nuqtasiga (851 °) yaqin ushlab turish zarurligini hisobga olgan holda, elektrolitning erish nuqtasini pasaytirish uchun qo'shimchalar muhim emas, ammo ularning roli kaltsiyning eruvchanligini pasaytirishda ijobiydir. elektrolit.
Amaldagi elektrolitlar iloji boricha suvsizlanishi va zararli aralashmalar bo'lmasligi kerak. Elektrolit tarkibidagi namlik katodda vodorodning chiqishi bilan parchalanadi, u kaltsiy bilan birlashib, kaltsiy gidridini hosil qiladi, bu katodda haroratning oshishi bilan birga keladi. Bundan tashqari, namlik elektrolitda ko'pik hosil bo'lishiga yordam beradi. Bularning barchasi elektrolizning normal jarayonini buzadi. Yana bir zararli elektrolit nopokligi kremniy oksidi bo'lib, u kichik miqdorda bo'lsa ham, elektrolitda kaltsiyning erishiga olib keladi. Natijada, subxlorid hosil bo'ladi va elektrolitlar qalinlashadi, bu esa katodda kaltsiyni ajratishni qiyinlashtiradi. Magniy va natriy aralashmalari istalmagan, chunki ular elektroliz va kaltsiy bilan qotishma paytida ajralib chiqadi, bu katod metallining erish nuqtasini pasaytiradi va chizishni qiyinlashtiradi.

Elektroliz amaliyoti

Sensorli katod bilan elektroliz orqali kaltsiyni sanoat ishlab chiqarish Birinchi jahon urushidan oldin Germaniyada (Biterfeld) va Frantsiyada (Jarri) boshlangan. Montel va Hardy elektr energiyasi iste'moli hujayraning o'lchamiga, uning konstruktiv xususiyatlariga va elektroliz kampaniyasining davomiyligiga qarab 1 g metall uchun 30 000-50 000 kVt * -h oralig'ida ekanligini ko'rsatadi.Kaltsiy xlorid iste'moli 4,5 ni tashkil etdi. 1 kg metall uchun kg.

Nemis hammomining ish kamerasi (2-rasm) diametri 400 mm va balandligi 350 mm bo'lgan sakkizburchak shaklga ega. U anod sifatida xizmat qiluvchi ko'mir bloklari bilan qoplangan. Bloklar va vannaning korpusi orasidagi bo'shliq astarlangan va issiqlik izolyatsiyasi bilan qoplangan. Vannadagi kuchlanishni tartibga solish uchun vertikal yo'nalishda va gorizontal yo'nalishda harakatlanadigan vannaning ish kamerasi ustida diametri 60 mm bo'lgan temir katod o'rnatiladi. Havoni sovutish katodga ulanadi va havo anod gazlari bilan birga vannaning devorida joylashgan kanal orqali chiqariladi. Vanna hajmi 90 kg eritma uchun 40 l. Elektrolitlar tarkibi, %: 35,46 Ca, 63 Cl, 0,35 CaO, 0,03 SiO2 (maks.), 0,04 Fe2O3+Al2O3 (maks.). Bundan tashqari, vannaga 1-1,5 kg kaliy xlorid qo'shiladi, ba'zan esa ftorid tuzining ozgina qo'shilishi ham beriladi. Elektrolitlar harorati 800-820°S, katod tok zichligi 50-100 A/sm2, anod 1-1,5 A/sm2, vanna oqimi 900-2000 A, kuchlanish 20-25 V. Joriy ishlab chiqarish yilning turli vaqtlarida va havo namligiga qarab juda katta o'zgarib turadi va o'rtacha 35-40% ni tashkil qiladi. Biroq, hammom kuniga 6 dan 15 kg gacha kaltsiy beradi. 1 kg kaltsiy uchun taxminan 70 kVt soat elektr energiyasi va 8 kg tuz sarflanadi. Katodli metalldagi aralashmalarni tahlil qilish, % (wt.): 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.
Baglining tavsifiga ko'ra, AQSHda (Michigan) 1939 yilda 2000 A oqim uchun uchta vannadan iborat tajriba zavodi qurilgan bo'lib, u tez orada ikki baravar ko'paygan (3-rasm). Elektrolitlarni davriy qo'shish va kaltsiy tayoqchalarini olib tashlash operatsiyalari qo'lda amalga oshirilgan holda, katodni boshqarish avtomatlashtirilgan. Keyinchalik 4000 A, keyin 5000 A va nihoyat 10000 A uchun vannalarning yangi seriyasi etkazib berildi.

Olingan kaltsiy novdalari diametri 175 dan 350 mm gacha va uzunligi 600 mm gacha. Tayoq tashqi tomondan elektrolit qobig'i bilan qoplangan. Rodning ichki metall qismi ancha ixcham.
Shunga qaramay, shuni ta'kidlash kerakki, mavjud texnik yutuqlarga qaramay, sensorli katod bilan elektroliz jiddiy kamchiliklarga ega: past oqim samaradorligi, yuqori quvvat iste'moli, xom ashyodan kaltsiyning kam olinishi, elektrolitlardan butunlay ozod bo'lgan elektrolitlardan foydalanish zarurati. H2O, SiO2 va hokazo aralashmalarning aralashmalari, katta quvvatga ega vannani loyihalashning qiyinligi va boshqalar. Bularning barchasi so'nggi o'n yillikda, kaltsiyga bo'lgan talab sezilarli darajada oshganda, olishning tubdan farqli usullarini izlashga majbur qildi. Qidiruv muvaffaqiyatsiz tugadi.

Suyuq katodli elektroliz va kaltsiy qotishmalarini ishlab chiqarish

Nazariya asoslari

Suyuq metall katodida kaltsiyni olish sof suyuq metallni izolyatsiyalashda duch keladigan asosiy qiyinchiliklarni bartaraf qiladi. Kaltsiyning vannaning pastki qismida elektrolit ostida joylashgan katodli metall bilan birlashishi uning elektrolitda erishi va xlor bilan rekombinatsiyasini oldini oladi va kaltsiyning atrofdagi gazlar bilan oksidlanishini imkonsiz qiladi. Bu yuqori oqim chiqishiga olib keladi. Elektrodlar orasidagi yaqinlik ehtimoli, sensorli katod bilan elektroliz uchun zarur bo'lgan yuqori katodli oqim zichligi yo'qligi va suyuq katodda kaltsiyni chiqarish paytida depolarizatsiya vannadagi kuchlanishni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Yuqori samaradorlikka erishish katod, katod oqimi zichligi, harorat va boshqa jarayon sharoitlarini tanlashga bog'liq. Katodli metall kaltsiy bilan qotishma bo'lishi kerak va katod oqimi zichligi qiymati kaltsiyning qotishma ichiga tarqalish tezligiga mos kelishi kerak. Shuning uchun katod qotishmasini aralashtirish foydalidir. Kaltsiy va katodli metallning holat diagrammasining tabiati katta ahamiyatga ega. Shunday qilib, masalan, kaltsiy xloridni suyuq qo'rg'oshin katodi bilan elektroliz qilishda, qotishma hosil bo'lganda, erish harorati holatiga ko'ra, yaxshi oqim samaradorligiga ega boy qotishmalarni olish mumkin emas. diagramma (4-rasm), keskin ortadi, 28% Ca 1106 ° ga etadi.

V.M. Guskov va V.F. Fedorov Pb-Ca qotishmasini aralashtirish va uni kaltsiy bilan 4,4% ga to'yintirish orqali yaxshi oqim samaradorligini (89,3%) oldi; elektroliz harorati 800-810° bo'lgan. Qotishma tarkibidagi kaltsiy miqdori ortishi va haroratning oshishi bilan oqim samaradorligi keskin pasayadi.
Qotishmadagi kaltsiy miqdori 1-2% ga etgunga qadar, katod oqimining zichligi faqat 2 A / sm2 gacha oshirilishi mumkin. Qotishmadagi kaltsiy miqdorining yanada oshishi bilan oqim zichligi kamayishi kerak. Shunga o'xshash naqsh A.F tomonidan o'rnatildi. Alabishev.
Ca-Al holati diagrammasining har xil tabiati tufayli A. Yu. Taits va A.V. Suyuq alyuminiy katod bilan kaltsiy xloridning Golynskaya elektrolizi 840-880 ° S haroratda va 1,5 A / sm2 katod oqimi zichligida 62% Ca o'z ichiga olgan qotishmalarni ishlab chiqardi. Kaltsiyga boy qotishma yuqoriga suzib ketishining oldini olish uchun vannaga 15% kaliy xlorid qo'shildi, bu elektrolitning zichligini 2,03 dan 1,84 gacha pasaytirdi.
Zn-Ca holati diagrammasi (5-rasm) ga ko'ra, qotishmadagi Ca miqdorini 90% ga yetkazish bilan rux katodida kaltsiyning elektrolitik cho'kishi 720 ° dan yuqori bo'lmagan haroratda mumkin. Biroq, qotishma zarrachalarining suzuvchi va suspenziyasi tufayli sink katodida juda boy qotishmalarni olish qiyin.

Mis katodida kaltsiyning cho'kishi yaxshi davom etadi. Cu-Ca holati diagrammasiga ko'ra (6-rasm), qotishmaning erish nuqtasi 25 dan 70% gacha Ca ni o'z ichiga olganida 750 ° dan past bo'ladi, bu tarkibning qotishmasi suzmaydi, uning zichligi tarkibda ham ning 60% Ca zichligi elektrolit 2,2 da 4,4 ni tashkil qiladi. Kaltsiy-mis qotishmalarining elektrolitik ishlab chiqarilishi sof kaltsiy ishlab chiqarish uchun alohida qiziqish uyg'otadi. Mis (qaynoq nuqtasi 2600 °) va kaltsiy (qaynoq nuqtasi 1490 °) bug 'bosimidagi katta farq distillash qotishmadan sof kaltsiyni ajratish imkonini beradi.

Elektroliz amaliyoti

Sanoatda qo'rg'oshin, rux va mis katodlari bilan elektroliz qo'llaniladi. Qo'rg'oshin qotishmalarini kaltsiy va bariy bilan ishlab chiqarish AQShda United Ltd. kompaniyasining zavodida tashkil etilgan. Har bir hammom g'isht ishiga joylashtirilgan temir tigel bo'lib, unda tashqi isitish o'rnatiladi. Vannaga taxminan 2 tonna qo'rg'oshin ingotlari yuklanadi. Qo'rg'oshin 75-100 mm balandlikdagi sof kaltsiy va bariy xloridlarning eritma qatlami bilan qoplangan. Grafitli anod vannaning o'rtasiga botiriladi, uni tushirish va ko'tarish moslamasi bilan vannaning harorati tartibga solinadi. Pastki qismida, shuningdek, vannaning devorlari bo'ylab, suyuq qo'rg'oshin katodini chetlab o'tib, anoddan vannaning devorlariga oqib o'tishi tufayli mumkin bo'lgan oqim yo'qotishlarini oldini oladigan to'siq hosil bo'ladi. Elektroliz jarayonida ajralib chiqqan kaltsiy va bariy eritilgan qo'rg'oshin tomonidan so'riladi. Ta'kidlanishicha, jarayonning samaradorligi anod effektlari, metallning erishi va kaltsiy va bariy karbidlarining hosil bo'lishi tufayli kamayadi. Elektroliz 2% gidroksidi tuproq metallarini o'z ichiga olgan qotishma olish uchun amalga oshiriladi (taxminan uch kunlik elektroliz). Kerakli konsentratsiyaga erishilganda, oqim o'chiriladi va qotishma cho'chqaga chiqariladi, undan umumiy mikserga quyiladi.
GDRda IGF zavodida kaltsiy-sink qotishmasi ishlab chiqarilgan.
Vanna (7-rasm) oʻlchami 2250x700x540 mm boʻlgan choʻyan qutidan iborat boʻlib, devori gʻisht bilan oʻralgan.Anod 200X200 mm kesimli oltita koʻmir bloki boʻlib, tushirish va koʻtarish uchun qoʻlda qoʻzgʻaluvchan umumiy shaftaga osilgan. Rux qutining pastki qismiga quyiladi va qotishma vannada to'planadi, u erdan 60-65% Ca miqdorida vaqti-vaqti bilan vannani to'xtatmasdan olib tashlanadi. Chiqarilgan xlor qopqoq orqali yuqoridan so'riladi.Har bir vanna 25 V kuchlanishda 10000 A tok sarflaydi. Elektrolit kaltsiy xloridning 18% kaliy xlorid bilan qotishmasi. Elektroliz harorati 750°. Vannaning quvvati soatiga qotishmada 4 kg kaltsiy, zavod oyiga 10 tonna qotishma ishlab chiqargan.
So'nggi yillarda kaltsiy xloridni suyuq kaltsiy-mis katod bilan elektroliz qilish, so'ngra qotishmadan kaltsiyni distillash keng sanoat qo'llanilishini oldi.
Kaltsiy-mis qotishmasini olish uchun elektrolitik hujayra (8-rasm) to'rtburchaklar quyma temir hammomdir. Vannaning kengligi 0,90 m, uzunligi 3 m.Vomna tashqi tomondan o'tga chidamli g'isht bilan qoplangan va mexanik mustahkamlik uchun metall korpus bilan o'ralgan.

Anod - bu metall shpalga biriktirilgan grafit majmuasi. Oqim anodga shpalga biriktirilgan egiluvchan shinalar orqali beriladi. Anodni qo'l g'ildiragi yordamida ko'tarish va tushirish mumkin. Xlor vannaning yon tomonida joylashgan gaz kanallari orqali chiqariladi. Hammomning pastki qismida mis-kaltsiy qotishmasi quyiladi, u katod bo'lib xizmat qiladi. Bunday elektrolizatordagi oqim kuchi 15000 a ni tashkil qiladi. Yaqinda yuqori oqim kuchiga ega elektrolizatorlar yaratildi. Vannadagi kuchlanish 7-9 V ni tashkil qiladi. 15000 a uchun elektrolitik hujayraning kunlik quvvati qotishmada taxminan 300 kg kaltsiyni tashkil qiladi.
Texnologik rejim quyidagi shartlar bilan ta'minlanadi. Elektrolitlar harorati 675°-715°. Elektrolitning tarkibi 80-85% kaltsiy xlorid va 15-20% kaliy xloriddan iborat. Hammomdagi elektrolitlar darajasi 20-25 sm, katodli qotishma darajasi 5-20 sm qotishma kaltsiy bilan 60-65% gacha to'yingan - Distillashdan keyin qaytib keladigan qotishma taxminan 30% Ca ni o'z ichiga oladi. Elektrodlar orasidagi masofa 3-5 sm.Elektrolitning harorati interpolyar masofani o'zgartirish orqali tartibga solinadi.
Katodik oqim zichligi 0,4-0,5 a/sm2, anod 1,0-1,2 a/sm2. Deyarli ikki barobar yuqori oqim zichligidan foydalanish ko'rsatkichlari mavjud.
Hammom qattiq kaltsiy xloridning kichik qismlari (har biri 20-30 kg) bilan oziqlanadi. Sensorli katodli elektrolizatorlardan farqli o'laroq, bu hammom 10% gacha namlikni o'z ichiga olgan qisman suvsizlangan xom ashyo bilan oziqlanishi mumkin. Uning oxirgi suvsizlanishi vannaning yuzasida sodir bo'ladi.
Qotishma kaltsiy miqdori 65% dan yuqori bo'lmaganda chiqariladi. Boyroq qotishma bilan uning suzish xavfi mavjud. Qotishma vakuumli cho'tka yordamida vannada ~5 sm balandlikda olinadi.Ko'p qotishma drenajlangandan so'ng, kambag'al qotishma va kaltsiy xlorid vannaga solinadi.
Kaltsiy xloridni suyuq kaltsiy-mis katod bilan elektroliz qilishda tok samaradorligi 70-75% ni tashkil qiladi. Solih energiya sarfi qotishmada 1 t kalsiyga 15 000 - 18 000 kVt/soat, kalsiy xlorid sarfi 3,5 g, grafit anodlar qotishmadagi 1 g kalsiyga 60-70 kVt. Temir vannalar 10-14 oy ishlaydi.