Электролиттік қалайылау

Жұмыс мақсаты: стационарлық электролизерде күкірт қышқылды ерітінділерден қалайы тұндыру процесін жүргізу; электролит құрамындағы әртүрлі БАЗ-дың қалайы тұнбаларының сапасына әсерін зерттеу.

Жалпы мәлімметтер

Гальванотехникада қалайы гальвандық жабулары сирек қолданылады. Бұл жабулардың зиянсыздығы және органикалық қышқылдарға беріктігі, қалайы жабындылардың тамақтық өнеркәсібінде (консервіленген өнімдерге арналған ыдыстарда) қолдануына жол ашады. Сонымен қатар тамақтық өнімдерін даярлауға және сақтауының арналған шаруашылық заттарды (қазандықтар, шәйнектер, сүт бидондары, ет тартқыштарды және т.б.) коррозиядан қорғауға арналған.

Электролиздік қалайылауды және сілтілілі электролиттерде жүзеге асырады қышқылды. Қышқыл электролиттерде тұнбалар көбірек ірі кристалды болып шығады. Электролиттің құрамына БАЗ енгізілмеген кезде процес қөрінетін поляризациясыз өтеді, сондықтан кристалдардың дендриттер түрінде өсуі байқалады, бұл әсіресе электрод қабырғаларында орын алады. БАЗ енгізілген кезде катодтық поляризацияды маңызды күшейедіде, тұнбаның құрылымыда өзгереді, тұнбалар тегіс, тығыз болып шығады және қышқыл электролиттерден жылтырлығы айнадай қаптаулар алуға болады. Бұл электролиттерде қалайы тұндыру жылдамдығы сілтілі электролиттерден жоғарырақ, осылай болғаны Sn²⁺ электрохимиялық эквиваленті Sn⁴⁺ эквивалентінен екі есе көбірек, сонымен қатар, қышқылды электролиттерде жоғары катодтық ток тығыздықтары қолдануға болады, осыдан ток бойынша шығымы жоғары болады деп күтуге болады.

ӨЗІНДІК ЖҰМЫСҚА АРНАЛҒАН ТАПСЫРМАЛАР

Бақылау сұрақтар

1. Станнаттық сілтілі электролиттер.

2. Қалайы жабындыларды жүргізудің ыстық әдісі

3. Консервілік қаңылтырдағы қалайы жабындыларын балқыту.

4. Қышқылды қалайылау электролиттерінде қолданылатын БАЗ.

5. Қалайылау комплексті электролиттері.

Бақылау есептер

1. Қышқыл электролитте төменгі металдарға тұндырылған қалайының ролін көрсету:

а) қорғасын пластинасына,

б) магний пластинасына,

в) мыс пластинасына,

г) хром пластинасына,

д) күміс пластинасына.

Катодты, анодты анықтау. Катодта және анодта жүретін электродтық процестерді жазу.

2.Қалайының ток бойынша шығымын табу, егер SnCl₂ ерітіндісінен 96500 кЛ электрмөлшерін өткізгенде катодта бөлінген қалайының массасы төмендегідей болса:

а) 30 г;

б) 60 г;

в) 21 г;

г) 5 г;

д) 0,4 г.

3. Қалайы анод массасы қалай өзгереді, егер қалайы сульфаты ерітіндісінен өткізілген электрдің мөлшері:

а) бір Фарадей;

б) екі Фарадей;

в) үш Фарадей;

г) төрт Фарадей;

д) 0,2 Фарадей.

4. SnCl ерітіндісінен 1 сағат 40 минут электролиз ішінде катодта бөлінгене сутектің қөлемі (қ.ж.): төмендегідей болса ток күшін есептеу:

а) 1,4 л сутегі;

б) 2,8 л сутегі;

в) 14 л сутегі;

г) 280 л сутегі;

д) 0,5 л сутегі.

Қондырғылар және реактивтер: тұрақты ток түзеткіші, мыс кулонометрі, электролизер, секундомер, амперметр, реостат, болат анодтар, мыс және қола катодтар, БАЗ – аммоний роданиді, крезол, желатин.

Жұмыс орындау әдістемесі

Қалайы электротұндыру процесін төменгі құрамдағы электролиттерінде өткізу (г/л):

электролит № 1: SnSO₄-50; H₂SO₄-100; желатин-0,5; рН 3,5-4,5.

электролит № 2: SnCl₂-70; NaF-30, NaCl-20; роданид аммония.

электролит № 3: SnCl₂-70; NaF-30, NaCl-10; крезол-1.

Қалайы электротұндыру процесін өткізуіне арналған қондырғының схемасы 1 жұмыста берілген (5-сурет). Оқытушының тапсырмасымен электролиттердің құрамдарын, тәжірибе өткізу шарттарын алу. Катод ретінде мыс немесе қола пластинкасы қолданады, оны алдын ала майсыздандырады және күкірт қышқыл ерітіндісінде өңдейді, ыстық және салқын сумен жуып сүзгіш қағазбен кептіреді. Тәжірибенің алдында пластинканың массасын аналитикалық таразыда өлшейді, беттерін өлшеп оның ауданын табады, (4) формуламен ток күшін есептейді.

Реостат арқылы ток күші есептелген мәніне орнатылады, секундомермен тәжірибе бастапкы және соңғысының уақыты белгіленеді. Тәжірибе аяқталғаннан кейін катодты электролиттен алынады, жуылып, кептіріп, массасы өлшенеді. Қалайының ток бойынша шығымы (6) формуламен есептеледі.

Қаптаудың сырт пішінін көзбен суреттеледі, 4-жұмыстағы әдістеме бойынша кеуектілігіне қорытынды жасау:

Алынған нәтижелер кестеге толтырылады:

Катодт №	Электролит №	, А/дм2	Катод ауданы, S, дм2	Ток күші J, А	Электролиз уақыты ,сағат	Қаптама қалыңдығы h, мкм	Катодтық қаптаманың сапа сипаты

Тәжірибеде алынған нәтижелерді өңдеу

Әр түрлі құрам электролиттерінде қалайы ток бойынша шығымын есептеу. Қалайы тұнбаларының сырт пішінін суреттеп айту .

Қорытындыда өткізілген тәжірибелердің нәтижелерін қысқаша қосындылау, электролиттердің зерттелген құрамдарының, электролиз тәртібінің, қалайы тұнбалардың сапаларының нәтижесін бағалау.

Әдебиет

[1] Кудрявцев Н.Т. Прикладная электрохимия.-М.:Химия, 1975.-551с.

[2] Прикладная электрохимия /под ред.А.П.Томилова.-М.:Химия, 1984.-520с.

[3] Баймаков Ю.В., Ветюков М.М. Электролиз расплавленных солей.-М.:Металлургия, 1966.-516с.

[4] Блестящие электролитические покрытия /под ред.Ю.Ю.Матулиса.-Вильнюс: Минтис, 1969.-615с.

[12] Грилихес С.Я., Тихонов К.Н. Электрохимические и химические покрытия.-М.:Химия, 1990.-288 с.

[14] Кубасов В.Л., Зарецкий С.А. Основы электрохимии.-М.:Химия, 1985.-167с.

№6 жұмыс