Elettrolisi del ferro in soluzione salina. Ottenere ferro ad alta purezza. Risolvere problemi chimici sulla legge di Faraday in un corso di scuola superiore

Quando una corrente elettrica passa attraverso i metalli (conduttori del 1° tipo), non si verificano reazioni chimiche e i metalli rimangono invariati. Se una corrente elettrica passa attraverso una massa fusa o una soluzione elettrolitica (conduttori del 2° tipo), si verificano varie reazioni chimiche (elettrolisi) sull'interfaccia elettrolita-conduttore metallico (elettrodo) e si formano nuovi composti.

L'elettrolisi è un insieme di processi che si verificano quando una corrente elettrica passa attraverso un sistema elettrochimico costituito da due elettrodi e una soluzione fusa o elettrolitica.

Durante l'elettrolisi, i cationi si spostano sull'elettrodo negativo (catodo) e gli anioni si spostano sull'elettrodo positivo (anodo). In questo caso, però, non sempre i cationi e gli anioni dell'elettrolita si scaricano, accettando o donando elettroni. Spesso un solvente-elettrolita, come l'acqua, partecipa alle reazioni di elettrolisi.

La differenza fondamentale tra le reazioni in una cella galvanica e un elettrolizzatore risiede solo nella loro direzione e spontaneità. In un circuito chiuso di una cella galvanica, una reazione elettrochimica procede spontaneamente e in un elettrolizzatore solo sotto l'influenza di una corrente elettrica da una fonte esterna.

Prestare attenzione al nome degli elettrodi: in una cella galvanica, l'elettrodo negativo è l'anodo e l'elettrodo positivo è il catodo; nella cella, invece, l'elettrodo negativo è il catodo e quello positivo è l'anodo.

Va ricordato che i termini "negativo" e "positivo" si riferiscono sempre ai poli della sorgente di corrente, così designano gli elettrodi della cella. La cosa comune in questi processi è che sia nella cella galvanica che nell'elettrolizzatore si crea un eccesso di elettroni sull'elettrodo negativo e la loro carenza si crea su quello positivo. Al catodo, gli ioni o le molecole si riducono sotto l'azione degli elettroni; all'anodo, le particelle si ossidano, cedendo i loro elettroni all'elettrodo.

Nella cella, i cationi (M n+) passare al catodo (-) e agli anioni (A n–) - all'anodo (+).

Tensione di decomposizione elettrolita durante l'elettrolisi è chiamato la tensione minima (EMF esterna) che deve essere applicata agli elettrodi. Ad esempio, per una soluzione di cloruro di zinco in condizioni standard:

Zn 2+ + 2 ē = Zn φ° = - 0,76 B,

Cl2 + 2 ē \u003d 2Cl - φ ° \u003d + 1,36 V,

e la tensione di decomposizione è uguale (in valore assoluto) alla somma dei potenziali standard degli elettrodi di entrambi gli elettrodi: 0,76 + 1,36 = 2,12 V, cioè la tensione di decomposizione non può essere inferiore all'EMF della cella galvanica corrispondente.

Tensione di decomposizioneè costituito dai potenziali di due elettrodi: i potenziali della scarica di ioni.

Potenziale di vuoto cation è talvolta chiamato potenziale di deposizione metallo. Questo è il potenziale minimo che deve essere applicato all'elettrodo affinché il catione perda carica e si verifichi la deposizione di metallo. Per alcuni ioni (Cu 2+ , Ag + , Cd 2+) il potenziale di deposizione è vicino al potenziale dell'elettrodo, mentre per altri ioni (Fe 2 + , Co 2 + , Ni 2 +) i potenziali di deposizione superano significativamente i potenziali dell'elettrodo di metalli - per l'elettrolisi è necessaria una certa sovratensione.

Distinguere elettrolisi di soluzioni e fondere l'elettrolisi. L'elettrolisi delle soluzioni è divisa in elettrolisi con elettrodi inerti e elettrolisi anodica solubile. Gli elettrodi metallici (Pt, Au) e non metallici (grafite) possono essere inerti. Come anodi solubili vengono utilizzati anodi di Cr, Ni, Cd, Zn, Ag, Cu, ecc.

Alcuni metalli praticamente non si dissolvono a causa dell'elevata polarizzazione anodica, come Ni e Fe in una soluzione alcalina, Pb in H 2 SO 4 .

Elettrolisi di soluzioni con elettrodi inerti. Durante l'elettrolisi di soluzioni acquose di elettroliti, invece del metallo, non il metallo, ma l'idrogeno viene rilasciato al catodo. In ambienti acidi, l'idrogeno è formato dalla reazione:

2H++2 ē =H2.

In mezzi neutri e alcalini, l'idrogeno è formato da una reazione che coinvolge molecole d'acqua:

2H2O+2 ē = H 2 + OH -.

I cationi come Na + o K + non si scaricano affatto in una soluzione acquosa, ma viene rilasciato idrogeno.

I cationi possono essere raggruppati in base alla loro capacità di scaricarsi, da quelli che non scaricano a quelli che scaricano facilmente. Allo stesso tempo, cambiano anche i prodotti dell'elettrolisi. Per alcuni cationi è possibile la formazione simultanea di metallo e idrogeno.

Di seguito sono riportati i cationi in ordine decrescente di difficoltà della loro scarica e i prodotti dell'elettrolisi:

Cationi Prodotti di elettrolisi

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

Mn 2+ , Zn 2+ , Cr 3 + , Fe 2 + , H + (pH 7) M + H 2

Co 2+, Ni 2+, Sr 2+, Pb 2+, H + (pH 0) M + H 2

Cu 2+ , Ag + , Au 3 + M

La diversa posizione dell'idrogeno in questa serie è spiegata dai seguenti motivi. La posizione dell'idrogeno tra piombo e rame corrisponde ai valori numerici dei potenziali degli elettrodi standard a CON m n+ = CON H + = 1 mol/l, cioè a pH=0. La posizione dell'idrogeno tra ferro e cobalto corrisponde al potenziale dell'elettrodo dell'idrogeno nell'acqua a pH=7 (φº H 2 / H + = –0,414 V). In queste condizioni, tutti i metalli possono essere precipitati da soluzioni, il valore di φ ° che sono maggiori di –0,414 V. Tuttavia, in pratica, oltre a cobalto, nichel, stagno e piombo, è possibile precipitare anche zinco, cromo e ferro da soluzioni acquose. Ciò è spiegato dal fatto che il rilascio di idrogeno gassoso al catodo è ostacolato dalla sovratensione dell'idrogeno.

Così, nella serie di cationi da Li+ ad A1 3+ il metallo non si forma e l'idrogeno viene rilasciato durante l'elettrolisi a causa della riduzione dell'acqua. Nella serie di cationi da Mn 2+ a Pb 2+ durante l'elettrolisi, metallo e idrogeno si formano contemporaneamente e, infine, in serie Cu 2+ - Au 3+ si forma solo metallo.

Di conseguenza, più un metallo si trova a sinistra (più vicino all'inizio) in una serie di potenziali elettrodi standard (una serie di tensioni), più difficile è isolare questo metallo mediante elettrolisi di una soluzione acquosa.

Se viene applicata una tensione gradualmente crescente a una soluzione contenente diversi cationi, l'elettrolisi inizia quando viene raggiunto il potenziale di deposizione del catione con il potenziale dell'elettrodo più alto (più positivo). Durante l'elettrolisi di una soluzione contenente ioni di zinco (φ °= -0,76 V) e rame (φ ° = +0,34 V), il rame viene prima rilasciato sul catodo e solo dopo che quasi tutti gli ioni Cu 2+ sono stati scaricati, lo zinco inizierà a essere rilasciato. In questo modo, se la soluzione contiene contemporaneamente diversi cationi, durante l'elettrolisi possono essere isolati in sequenza in base ai valori dei loro potenziali elettrodi. In questo caso, si presume che la sovratensione del rilascio metallico per loro sia approssimativamente la stessa (e piccola).

Riguardo potenziali di scarica anionica, quindi qui il quadro è molto più complicato a causa della capacità dell'acqua di partecipare al processo di elettrolisi. In generale, possiamo dire che gli anioni con il potenziale più basso (meno positivo) vengono prima scaricati sull'anodo. Se la soluzione contiene ioni Cl - (φº = 1,36 V), Br - (φº = 1,09 V) e I - (φº = 0,54 V), si formerà prima lo iodio, poi il bromo e infine il cloro. Gli ioni fluoruro in una soluzione acquosa non possono essere scaricati affatto (φ ° = 2,87 V).

La maggior parte degli anioni contenenti ossigeno (ad eccezione dello ione acetato) non si scarica in una soluzione acquosa, invece di essi in acido e soluzioni neutre l'acqua si decompone:

2H 2O - 4 ē \u003d O 2 + 4H +,

e in soluzioni alcaline - lo scarico di ioni idrossido:

2OH - - 2 ē \u003d 1/2 O 2 + H 2 O.

In base alla loro capacità di scaricarsi durante l'elettrolisi di soluzioni acquose, gli anioni si trovano in riga successiva da anioni non scaricanti in soluzione acquosa di acidi contenenti ossigeno come SO 4 2–, NO 3 - a facilmente scaricabili:

Anioni Prodotti per elettrolisi

SO 4 2–, NO 3 - ecc., OH - O 2

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

S 2– S, SO 2 (+ O 2)

Pertanto, è possibile formulare il seguente principale regole per l'elettrolisi di soluzioni acquose di elettroliti con elettrodi insolubili:

1. Degli anioni degli elettroliti, gli anioni degli acidi privi di ossigeno (Cl -, Br -, S 2-, ecc.) vengono prima scaricati sull'anodo.

2. Gli anioni degli acidi contenenti ossigeno (SO 4 2–, NO 3 –, CO 3 2–, ecc.) non si scaricano in presenza di acqua, al loro posto l'acqua viene ossidata secondo la reazione:

2H2O-4 ē \u003d O 2 + 4H +.

3. I metalli attivi situati nell'intervallo di tensioni fino ad Al (incluso) sul catodo non vengono ripristinati, viene invece ripristinata l'acqua:

2H2O+2 ē \u003d H 2 + 2OH -.

4. I metalli situati nella serie di tensioni dopo l'alluminio, ma prima dell'idrogeno, sono ridotti al catodo insieme alle molecole d'acqua:

K: 1) Zn 2+ + 2 ē = Zn

2) 2H 2 O + 2 ē \u003d H 2 + 2OH -.

5. I metalli con un valore positivo del potenziale dell'elettrodo vengono innanzitutto ridotti al catodo:

Cu 2+ + 2 ē = Cu

Ad esempio, durante l'elettrolisi dell'acido solforico (elettrodi di grafite), si verificano i seguenti processi:

al catodo 2H + + 2 ē = H 2

all'anodo 2H 2O - 4 ē \u003d O 2 + H +.

Equazione riassuntiva:

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2,

quelli. durante l'elettrolisi di una soluzione di acido solforico, idrogeno e ossigeno vengono rilasciati a causa della decomposizione delle molecole d'acqua. Prodotti dell'elettrolisi: idrogeno e ossigeno.

Elettrolisi della soluzione di solfato di rame:

al catodo Cu 2 + + 2 ē = Cu,

all'anodo 2H 2O - 4 ē \u003d O 2 + 4H +

Equazione riassuntiva:

2Cu 2+ + 2H 2 O \u003d 2Cu + O 2 + 4H +

2CuSO 4 + 2H 2 O \u003d 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4.

Prodotti di elettrolisi: rame, ossigeno, acido solforico.

La possibilità di scarica anionica dipende dalla sua concentrazione. Pertanto, i prodotti dell'elettrolisi delle soluzioni di NaCl concentrate e diluite sono rispettivamente cloro e ossigeno.

L'elettrolisi di una soluzione diluita di cloruro di sodio avviene senza la scarica di ioni Cl - (e, di conseguenza, ioni Na +), ad es. l'acqua si decompone. All'aumentare della concentrazione di sale nell'anodo, il cloro viene rilasciato insieme all'ossigeno e il cloro si forma in soluzioni concentrate (con una miscela di ossigeno):

al catodo 2H2O+2 ē \u003d H 2 + 2OH -

all'anodo 2Cl - - 2 ē = Cl2 .

Equazione riassuntiva:

2Cl - + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2OH -

2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH.

Prodotti di elettrolisi: idrogeno, cloro e idrossido di sodio.

Nel caso del rilascio di cloro durante l'elettrolisi di soluzioni di cloruro, al principale processo di formazione del cloro si sovrappongono le reazioni di interazione del cloro con l'acqua (idrolisi) e le successive trasformazioni delle sostanze risultanti. L'idrolisi del cloro procede con la formazione di acido ipocloroso debole e ioni cloruro ( acido cloridrico):

Cl 2 + H 2 O \u003d H + + Cl - + HC1O.

L'acido ipocloroso con alcali formati durante l'elettrolisi (più precisamente, Na + + OH -) fornisce ipoclorito di sodio NaClO come prodotto. In un ambiente alcalino, l'equazione di reazione complessiva ha la forma:

Cl 2 + 2NaOH \u003d NaCl + NaClO + H 2 O.

A temperature elevate (acqua bollente), l'idrolisi del cloro procede con la formazione dello ione clorato. Possibili equazioni di reazione:

3Cl 2 + 3H 2 O \u003d ClO 3 - + 5 Cl - + 6H +,

3HClO \u003d ClO 3 - + 2Cl - + 3H +,

3СlО - = СlO 3 - + 2Сl -.

In un mezzo alcalino, l'equazione complessiva ha la forma

3Cl 2 + 6NaOH \u003d NaClO 3 + 5NaCl + 3H 2 O.

Elettrolisi del diaframma. Durante l'elettrolisi di una soluzione diluita di cloruro di sodio, gli ioni Na + si spostano verso il catodo, ma viene rilasciato idrogeno:

2H 2 O+2 ē \u003d H 2 + OH -

e si concentra la soluzione di idrossido di sodio.

Gli ioni cloruro si spostano verso l'anodo, ma a causa della loro bassa concentrazione non si forma principalmente il cloro, ma l'ossigeno:

2H2O-4 ē \u003d O 2 + 4H +

e soluzione concentrata di acido cloridrico.

Se l'elettrolisi viene eseguita in un becher o altro recipiente simile, le soluzioni alcaline e acide vengono miscelate e l'elettrolisi si riduce alla formazione di idrogeno e ossigeno per decomposizione dell'acqua. Se, invece, gli spazi anodici e catodici sono separati da una partizione (diaframma) che consente il passaggio di ioni che trasportano corrente ma impedisce la miscelazione delle soluzioni vicino all'elettrodo, allora si possono ottenere soluzioni acide e alcaline come prodotti di elettrolisi .

Durante l'elettrolisi di una soluzione di cloruro di sodio, gli ioni idrossido si sono formati al catodo secondo la reazione:

2H2O+2 ē \u003d H 2 + 2OH -

iniziano immediatamente a partecipare al trasferimento di elettricità e, insieme agli ioni C1, si spostano all'anodo, dove vengono scaricati entrambi gli ioni e si forma una miscela di ossigeno e cloro. Pertanto, la produzione di cloro diminuisce. Se l'anodo è fatto di carbone (grafite), viene ossidato dall'ossigeno e si formano ossidi di carbonio CO e CO 2, che inquinano il cloro. Inoltre, il cloro formato nell'anodo interagisce con gli ioni idrossido:

C1 2 + OH - \u003d H + + Cl - + OSl -.

Anche la formazione di ioni ipoclorito è un processo indesiderabile (se l'obiettivo non è ottenere una soluzione di ipoclorito di sodio). Tutte queste conseguenze indesiderabili possono essere evitate usando un diaframma che separa gli spazi del catodo e dell'anodo e trattiene gli ioni OH, ma fa passare gli ioni Cl. Infine, il diaframma impedisce la diffusione dei gas e permette di ottenere idrogeno più puro.

Se la soluzione contiene più anioni, è più difficile prevedere la sequenza della loro scarica all'anodo che per i cationi, ma, in generale, si osserva la regola che l'anione con il valore potenziale più basso (o il valore negativo più alto del potenziale dell'elettrodo della reazione che si verifica all'anodo).

Elettrolisi di soluzioni con anodo solubile. L'elettrolisi con un anodo solubile è possibile quando il metallo emette elettroni più facilmente degli ioni Cl -, OH - o delle molecole d'acqua. Ad esempio, su un anodo di rame in una soluzione di cloruro di rame o solfato di rame, non viene rilasciato cloro o ossigeno, ma c'è una transizione alla soluzione di ioni Cu 2+. Allo stesso tempo, gli stessi ioni vengono scaricati sul catodo e viene depositato rame metallico. Pertanto, l'elettrolisi con un anodo solubile si riduce al trasferimento di rame dall'anodo al catodo.

La reazione all'anodo è nella maggior parte dei casi complicata da numerosi processi collaterali e spesso indesiderati. Ad esempio, gli ioni risultanti possono formare ossidi, idrossidi e i loro film:

M 2+ + 2OH - \u003d MO + H 2 O.

L'evoluzione dell'ossigeno è possibile anche all'anodo:

2H2O-4 ē \u003d O 2 + 4H +,

che possono partecipare a un'ampia varietà di reazioni del sistema elettrolitico.

Nella formazione di prodotti gassosi, in particolare di ossigeno, nella maggior parte dei casi i potenziali di decomposizione non corrispondono ai potenziali degli elettrodi a causa di elevati valori di sovratensione . La sovratensione è la differenza tra la tensione di decomposizione reale e calcolata teoricamente dai potenziali degli elettrodi dell'EMF della reazione corrispondente. La natura della sostanza liberata (per cloro, bromo e iodio la sovratensione è molto insignificante) e il materiale dell'elettrodo hanno un'influenza particolarmente forte sull'entità della sovratensione. Di seguito sono riportati i dati sulla sovratensione durante l'evoluzione di idrogeno e ossigeno a vari catodi e anodi.

Sovratensione dell'elettrodo, V

Idrogeno Ossigeno

Pt annerito 0,00 0,2–0,3

Pt luminoso 0,1 0,4–0,5

Fe 0,1–0,2 0,2–0,3

Ni 0,1–0,2 0,1–0,3

Cu 0,2 0,2–0,3

Pb 0,4–0,6 0,2–0,3

La sovratensione dipende anche dalla forma degli elettrodi, dallo stato della loro superficie, dalla densità di corrente, dalla temperatura della soluzione, dall'intensità della miscelazione della soluzione e da altri fattori.

La sovratensione dell'idrogeno sul ferro è ~ 0,1 V e l'ossigeno sullo stesso materiale è ~ 0,3 V. Pertanto, la sovratensione durante l'elettrolisi sugli elettrodi di ferro sarà 0,1 + 0,3 = 0,4 V. La somma di questo valore e calcolata teoricamente sarà il valore minimo della tensione di scarica dell'elettrolita corrispondente.

L'atteggiamento verso la sovratensione è ambivalente. Da un lato, la sovratensione porta ad un aumento del consumo di energia, dall'altro, a causa della sovratensione, molti metalli possono essere depositati da soluzioni acquose, che, secondo i valori dei loro potenziali elettrodi standard, non dovrebbero essere depositati. Questi sono Fe, Pb, Sn, Ni, Co, Zn , cr. È a causa della sovratensione, nonché dell'effetto della concentrazione della soluzione sul potenziale dell'elettrodo, che sono possibili la cromatura elettrolitica e la nichelatura dei prodotti di ferro, e anche il sodio può essere ottenuto da una soluzione acquosa su un elettrodo di mercurio .

La rarefazione in una soluzione acquosa di Cl - ioni e non OH - in soluzioni con un'elevata concentrazione di elettroliti è spiegata anche dalla sovratensione di ossigeno. Tuttavia, questa sovratensione non è sufficiente per la scarica di ioni F e il rilascio di fluoro libero.

L'entità della sovratensione è influenzata da molti altri fattori cinetici: la velocità di trasferimento delle particelle agli elettrodi e la rimozione dei prodotti di elettrolisi, la velocità del processo di distruzione dell'idrato e di altri gusci di ioni scaricati, la velocità di unione degli atomi in molecole di gas biatomiche, ecc.

Soyuz Sovetskiz

Socialista

Repubbliche

Auto dipendente. testimonianze ¹

Classe 11L1!.1964 (n. 886625/22-2) rivendicata. 40s, Zoo con allegato domanda n. IPC C 22d

UDC 669.174: 669.177.035.

45 (088.8) Comitato statale per le invenzioni e le scoperte dell'URSS

Richiedente Istituto centrale di ricerca di metallurgia ferrosa intitolato a IP Bardin

METODO PER LA PRODUZIONE DEL FERRO PER ELETTROLISI

SALE FUSO CON ANODI SOLUBILI

Oggetto dell'invenzione

Gruppo di firme ¹ 1bO

Metodi noti per la produzione di ferro e altri metalli in soluzione acquosa e in sali fusi, il metodo proposto per produrre ferro mediante elettrolisi di sali fusi con anodi solubili da ghisa o prodotti di riduzione non di dominio di materiale minerale di ferro differisce da quelli noti in quanto per ottenere ferro di elevata purezza, viene effettuata l'elettrolisi in cloruro di sodio fuso con aggiunta di cloruro di ferro in quantità non superiore a 10 ", in peso, a base di ferro, a 850 - 900 C e densità di corrente anodica e catodica, rispettivamente, fino a 0,4 e 10 A/cm- .

Secondo il metodo proposto, i materiali iniziali contenenti ferro sotto forma di grumi, bricchette, granuli, trucioli o piastre vengono caricati in una cella di elettrolisi, ad esempio con un rivestimento ceramico, e sottoposti a raffinazione elettrica a 850 - 900 C in atmosfera di azoto o altro gas inerte.

Il ferro puro in polvere depositato sul catodo viene periodicamente scaricato dal bagno e frantumato per separare mediante separazione dell'aria una parte dell'elettrolita restituita al bagno. L'elettrolita residuo viene separato dal ferro mediante separazione sotto vuoto a 900 - 950°C o mediante trattamento idrometallurgico.

Il vantaggio del metodo proposto è la maggiore purezza del ferro con il contenuto dell'elemento principale fino al 99,995%. e

Metodo per ottenere il ferro mediante elettrolisi di sali fusi con anodi solubili15 da ghisa o prodotti di riduzione non di dominio di materiale minerale di ferro, caratterizzato dal fatto che, per ottenere ferro di maggiore purezza, l'elettrolisi viene effettuata in cloruro di sodio fuso con

20 con aggiunta di cloruro ferrico in quantità non superiore al 10% in peso, calcolato come ferro, con

850 - 9 C e densità di corrente anodica e catodica, rispettivamente, fino a 0,4 e 10 A / s -.

Brevetti simili:

L'invenzione riguarda il campo della produzione elettrochimica di polveri di metalli del gruppo del platino e può essere utilizzata per la catalisi nell'industria chimica, energia elettrochimica, microelettronica

La produzione di ferro (leggi ghisa e acciaio) mediante elettrolisi anziché mediante fusione convenzionale potrebbe impedire l'emissione di un miliardo di tonnellate diossido di carbonio nell'atmosfera ogni anno. Così dice Donald Sadoway del Massachusetts Istituto di Tecnologia(MIT), che ha sviluppato e testato un metodo "verde" per la produzione del ferro mediante elettrolisi dei suoi ossidi.

Se il processo, dimostrato in un ambiente di laboratorio, potesse essere ampliato, potrebbe eliminare la necessità della fusione convenzionale, che rilascia nell'atmosfera quasi una tonnellata di anidride carbonica per ogni tonnellata di acciaio prodotta.

Nella tecnologia convenzionale, il minerale di ferro è combinato con il coke. Il coke reagisce con il ferro, producendo CO2 e monossido di carbonio, e lasciando una lega ferro-carbonio, la ghisa, che può poi essere fusa in acciaio.

Nel metodo Sadoway, il minerale di ferro viene miscelato con un solvente - biossido di silicio e calce viva - a una temperatura di 1600 gradi Celsius - e una corrente elettrica viene fatta passare attraverso questa miscela.

Gli ioni di ossigeno caricati negativamente migrano verso l'anodo caricato positivamente, da dove l'ossigeno fuoriesce. Gli ioni di ferro caricati positivamente migrano al catodo caricato negativamente, dove vengono ridotti a ferro, che si raccoglie alla base della cellula e viene pompato fuori.

Un processo simile viene utilizzato nella produzione dell'alluminio (e richiede una discreta quantità di elettricità), il cui ossido è così stabile da non poter essere effettivamente ridotto con il carbonio in un altoforno, in cui, ad esempio, viene prodotta la ghisa . Ed è chiaro che l'industria siderurgica non ha mai avuto motivo di passare all'elettrolisi del minerale di ferro, poiché è facilmente ridotta dal carbonio.

Ma se i governi paesi diversi iniziare a imporre pesanti tasse sulle emissioni di gas serra, in particolare l'anidride carbonica, quindi un nuovo metodo di produzione della ghisa potrebbe diventare più attraente. È vero, da installazioni di laboratorio di questo tipo a installazioni industriali, come stimano gli scienziati, ci vorranno 10-15 anni.

L'autore dell'opera afferma che l'ostacolo più grande è trovare un materiale pratico per l'anodo. Negli esperimenti, ha usato un anodo di grafite. Ma, sfortunatamente, il carbonio reagisce con l'ossigeno, rilasciando nell'aria tanto anidride carbonica quanto la normale fusione del ferro.

Gli anodi di platino ideali, ad esempio, sono troppo costosi per la produzione su larga scala. Ma potrebbe esserci una via d'uscita: nella selezione di alcune leghe metalliche resistenti che formano un film di ossido sulla loro superficie esterna, ma conducono comunque elettricità. Possono essere utilizzate anche ceramiche conduttive.

Un altro problema è quello nuovo processo consuma molta elettricità - circa 2mila kilowattora per tonnellata di ferro prodotta. Quindi, il senso economico e anche ecologico di un nuovo metodo di produzione del ferro apparirà solo a condizione che questa elettricità sarà generata in modo ecologico, e allo stesso tempo economico, senza emissioni di anidride carbonica. Ciò è riconosciuto dall'autore stesso del metodo.

In connessione con la comparsa di un certo gas, provocando una tosse bruciante istantanea. Questo articolo è l'identificazione di questo gas. L'articolo è pieno di formule; il numero di formule è dovuto alla non banalità sia del processo di elettrolisi stesso che della ruggine stessa. Chimici e farmacisti, aiutano a portare l'articolo alla piena conformità con la realtà; è tuo dovere prenderti cura dei "fratelli" in caso di pericolo chimico.

Sia ferro Fe 0:
- se non ci fosse acqua sulla Terra, l'ossigeno sarebbe volato dentro - e avrebbe prodotto ossido: 2Fe + O 2 \u003d 2FeO (nero). L'ossido si ossida ulteriormente: 4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 (rosso-marrone). FeO 2 non esiste, sono invenzioni degli scolari; ma Fe 3 O 4 (nero) è del tutto reale, ma artificiale: la fornitura di vapore surriscaldato al ferro o la riduzione di Fe 2 O 3 con idrogeno a una temperatura di circa 600 gradi;
- ma c'è acqua sulla Terra - di conseguenza, sia il ferro che gli ossidi di ferro tendono a trasformarsi nella base Fe (OH) 2 (bianco ?!. Si scurisce rapidamente nell'aria - non è un punto sotto): 2Fe + 2H 2 O + O 2 \u003d 2Fe(OH) 2 , 2FeO + H 2 O = 2Fe(OH) 2 ;
- ancora peggio: c'è elettricità sulla Terra - tutte queste sostanze tendono a trasformarsi nella base Fe (OH) 3 (marrone) per la presenza di umidità e differenza di potenziale (coppia galvanica). 8Fe(OH) 2 + 4H 2 O + 2O 2 = 8Fe(OH) 3 , Fe 2 O 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 (lentamente). Cioè, se il ferro viene conservato in un appartamento asciutto, si arrugginisce lentamente, ma resiste; aumenta l'umidità o bagnalo - peggiorerà e conficcalo nel terreno - sarà molto cattivo.

Anche la preparazione di una soluzione per l'elettrolisi è un processo interessante:
- in primo luogo, viene effettuata l'analisi delle sostanze disponibili per la preparazione delle soluzioni. Perché carbonato di sodio e acqua? carbonato di sodio Na 2 CO 3 contiene Na metallo, che è molto a sinistra dell'idrogeno in un certo numero di potenziali elettrici - il che significa che durante l'elettrolisi il metallo non sarà ridotto al catodo (in soluzione, ma non in fusione) e l'acqua si decomporrà in idrogeno e ossigeno (in soluzione). Esistono solo 3 varianti della reazione della soluzione: i metalli molto a sinistra dell'idrogeno non si riducono, debolmente a sinistra dell'idrogeno si riducono con il rilascio di H 2 e O 2, a destra dell'idrogeno sono semplicemente ridotto al catodo. Ecco il processo di ramatura della superficie delle parti in una soluzione di CuSo 4, zincatura in ZnCl 2, nichelatura in NiSO 4 + NiCl 2, ecc.;
- per diluire il carbonato di sodio in acqua sta in calma, lentamente e senza respirare. Non strappare il pacco con le mani, ma tagliarlo con le forbici. Dopodiché, le forbici devono essere messe in acqua. Ognuno dei quattro tipi di soda (cibo, soda, lavaggio, soda caustica) assorbe l'umidità dall'aria; la sua conservabilità, infatti, è determinata dal tempo di accumulo di umidità e aggregazione. Cioè, in un barattolo di vetro, la durata è l'eternità. Inoltre, qualsiasi soda genera una soluzione di idrossido di sodio quando viene miscelata con acqua ed elettrolisi, che differisce solo per la concentrazione di NaOH;
- il carbonato di sodio viene miscelato con acqua, la soluzione diventa di colore bluastro. Sembrerebbe che sia avvenuta una reazione chimica - ma non: come nel caso del sale da cucina e dell'acqua, la soluzione non ha una reazione chimica, ma solo fisica: la dissoluzione di un solido in un solvente liquido (acqua ). Puoi bere questa soluzione e ottenere un avvelenamento da lieve a moderato - niente di fatale. Oppure evaporare e recuperare il carbonato di sodio.

La scelta dell'anodo e del catodo è tutta un'impresa:
- è desiderabile scegliere l'anodo come materiale inerte solido (in modo che non collassi, anche dall'ossigeno, e non partecipi a reazioni chimiche) - ecco perché l'acciaio inossidabile ne gioca il ruolo (ho letto l'eresia su Internet, mi sono quasi avvelenato);
- è il ferro puro il catodo, altrimenti la ruggine fungerà da resistenza eccessivamente alta del circuito elettrico. Per inserire il ferro da purificare completamente nella soluzione, è necessario saldarlo o avvitarlo a un altro ferro. In caso contrario, il metallo del portaferro stesso prenderà parte alla soluzione come materiale non inerte e come sezione del circuito a minor resistenza (collegamento in parallelo di metalli);
- non ancora specificato, ma dovrebbe esserci una dipendenza della corrente che scorre e della velocità di elettrolisi dalla superficie dell'anodo e del catodo. Cioè, un bullone in acciaio inossidabile M5x30 potrebbe non essere sufficiente per rimuovere rapidamente la ruggine dalla portiera di un'auto (per realizzare il pieno potenziale dell'elettrolisi).

Prendiamo come esempio un anodo e un catodo inerti: considerando l'elettrolisi solo di una soluzione blu. Non appena viene applicata la tensione, la soluzione inizia a trasformarsi in quella finale: Na 2 CO 3 + 4H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 CO 3 + 2H 2 + O 2. NaOH - idrossido di sodio - alcali pazzi, soda caustica, Freddy Krueger in un incubo: il minimo contatto di questa sostanza secca con le superfici bagnate (pelle, polmoni, occhi, ecc.) provoca dolore infernale e veloce irreversibile (ma recuperabile con un grado lieve di ustione) danno. Fortunatamente, l'idrossido di sodio è disciolto in acido carbonico H 2 CO 3 e acqua; quando l'acqua viene infine evaporata dall'idrogeno al catodo e dall'ossigeno all'anodo, si forma la massima concentrazione di NaOH nell'acido carbonico. È assolutamente impossibile bere o annusare questa soluzione, è anche impossibile pungere le dita (più lunga è l'elettrolisi, più brucia). Puoi pulire i tubi con esso, pur comprendendo la sua elevata attività chimica: se i tubi sono di plastica, puoi tenerli per 2 ore, ma se sono di metallo (collegati a terra, tra l'altro) - i tubi inizieranno a mangiare: Fe + 2NaOH + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2 , Fe + H 2 CO 3 \u003d FeCO 3 + H 2.

Questa è la prima delle possibili cause del "gas" soffocante, un processo fisico e chimico: la saturazione dell'aria con una soluzione di idrossido di sodio concentrato in acido carbonico (bolle bollenti di ossigeno e idrogeno come vettori). Nei libri del 19° secolo, l'acido carbonico è usato come sostanza velenosa (in grandi quantità). Ecco perché i conducenti che installano una batteria in un'auto vengono danneggiati dall'acido solforico (in effetti, la stessa elettrolisi): nel processo di sovracorrente a una batteria molto scarica (l'auto non ha limiti di corrente), l'elettrolito bolle per un breve periodo , in cabina esce acido solforico insieme a ossigeno e idrogeno. Se la stanza è completamente ermetica, a causa della miscela ossigeno-idrogeno (gas esplosivo), puoi ottenere un buon colpo con la distruzione della stanza. Il video mostra Broads in miniatura: sotto l'azione del rame fuso, l'acqua si decompone in idrogeno e ossigeno e il metallo supera i 1100 gradi (posso immaginare come puzza la stanza completamente riempita) ... Informazioni sui sintomi dell'inalazione di NaOH: sensazione caustica, di bruciore, mal di gola, tosse, mancanza di respiro, mancanza di respiro; i sintomi possono essere ritardati. Sembra che si adatti perfettamente.
... allo stesso tempo, Vladimir Vernadsky scrive che la vita sulla Terra senza l'acido carbonico disciolto nell'acqua è impossibile.

Sostituiamo il catodo con un pezzo di ferro arrugginito. Inizia tutta una serie di divertenti reazioni chimiche (ed eccolo qua, borscht!):
- ruggine Fe (OH) 3 e Fe (OH) 2, come basi, iniziano a reagire con l'acido carbonico (rilasciato al catodo), ottenendo la siderite (rosso-marrone): 2Fe (OH) 3 + 3H 2 CO 3 \u003d 6H 2 O + Fe 2 (CO3) 3, Fe (OH) 2 + H 2 CO 3 \u003d FeCO 3 + 2 (H 2 O). Gli ossidi di ferro non partecipano alla reazione con l'acido carbonico, perché. non c'è un forte riscaldamento e l'acido è debole. Inoltre, l'elettrolisi non ripristina il ferro al catodo, perché. queste basi non sono una soluzione, ma l'anodo non è di ferro;
- la soda caustica, come base, non reagisce con le basi. Condizioni necessarie per Fe(OH) 2 (idrossido anfotero): NaOH>50% + ebollizione in atmosfera di azoto (Fe(OH) 2 + 2NaOH = Na2). Condizioni necessarie per Fe (OH) 3 (idrossido anfotero): fusione (Fe (OH) 3 + NaOH \u003d NaFeO 2 + 2H 2 O). Condizioni necessarie per FeO: 400-500 gradi (FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + Na 4 FeO 3). O forse c'è una reazione con FeO? FeO + 4NaOH = Na 4 FeO 3 + 2H 2 O - ma solo a una temperatura di 400-500 gradi. Ok, forse l'idrossido di sodio rimuove parte del ferro e la ruggine cade? Ma ecco un peccato: Fe + 2NaOH + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2 - ma quando bolle in un'atmosfera di azoto. Che diavolo è una soluzione di soda caustica senza elettrolisi che rimuove la ruggine? Ma non lo rimuove in alcun modo (ho versato esattamente una soluzione trasparente di soda caustica da "Auchan"). Rimuove il grasso e nel mio caso, con un pezzo di Matiz, ha sciolto la vernice e il primer (la resistenza del primer a NaOH è nelle sue caratteristiche prestazionali) - che ha esposto una superficie di ferro pulita, la ruggine è semplicemente scomparsa. Conclusione: il carbonato di sodio serve solo per ottenere l'acido per elettrolisi, che pulisce il metallo, assumendo ruggine su se stesso a ritmo accelerato; l'idrossido di sodio sembra essere fuori mercato (ma reagirà con i detriti nel catodo, pulendolo).

A proposito di sostanze estranee dopo l'elettrolisi:
- la soluzione cambia colore, diventa "sporca": con basi reagite Fe(OH) 3 , Fe(OH) 2 ;
- placca nera sulla ghiandola. Primo pensiero: carburo di ferro Fe 3 C (carburo di triferro, cementite), insolubile in acidi e ossigeno. Ma le condizioni non sono le stesse: per ottenerlo bisogna applicare una temperatura di 2000 gradi; e nelle reazioni chimiche non c'è carbonio libero da attaccare al ferro. Il secondo pensiero: uno degli idruri di ferro (saturazione del ferro con idrogeno) - ma anche questo non è vero: le condizioni per ottenerlo non sono le stesse. E poi è venuto fuori: ossido di ferro FeO, l'ossido di base non reagisce né con l'acido né con la soda caustica; e anche Fe 2 O 3 . E gli idrossidi anfoteri sono strati sopra gli ossidi di base, proteggendo il metallo dall'ulteriore penetrazione dell'ossigeno (non si dissolvono in acqua, impediscono l'accesso di acqua e aria al FeO). Puoi mettere le parti pulite in acido citrico: Fe 2 O 3 + C 6 H 8 O 7 \u003d 2FeO + 6CO + 2H 2 O + 2H 2 (attenzione particolare al rilascio di monossido di carbonio e al fatto che acido e metallo mangiano al contatto) - e il FeO viene rimosso con una spazzola convenzionale. E se riscaldi l'ossido più alto nel monossido di carbonio e non si esaurisce, ripristinerà il ferro: Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2;
- fiocchi bianchi in soluzione: alcuni sali che durante l'elettrolisi sono insolubili sia in acqua che in acido;
- altre sostanze: il ferro è inizialmente "sporco", l'acqua non viene inizialmente distillata, dissoluzione dell'anodo.

La seconda delle possibili cause del "gas" soffocante è un processo fisico e chimico: il ferro, di regola, non è puro - con zincatura, primer e altre sostanze di terze parti; e acqua - con minerali, solfati, ecc. La loro reazione durante l'elettrolisi è imprevedibile, qualsiasi cosa può essere rilasciata nell'aria. Tuttavia, il mio pezzo era così piccolo (0,5x100x5) ed è improbabile che l'acqua del rubinetto (debolmente mineralizzata) ne sia la causa. Inoltre, l'idea della presenza di sostanze estranee nel carbonato di sodio stesso è scomparsa: solo è indicata sulla confezione nella composizione.

La terza possibile causa di gas asfissiante è un processo chimico. Se il catodo viene ripristinato, l'anodo è destinato a essere distrutto dall'ossidazione, se non inerte. L'acciaio inossidabile contiene circa il 18% di cromo. E questo cromo, una volta distrutto, entra nell'aria sotto forma di cromo esavalente o suo ossido (CrO 3 , anidride cromica, rossastra - più avanti ne parleremo), un forte veleno e un cancerogeno con una catalisi ritardata del cancro ai polmoni. La dose letale è 0,08 g/kg. Accende benzina a temperatura ambiente. Rilasciato durante la saldatura dell'acciaio inossidabile. L'orrore è che ha gli stessi sintomi dell'idrossido di sodio quando inalato; e l'idrossido di sodio sembra già un animale innocuo. A giudicare dalla descrizione dei casi di almeno asma bronchiale, devi lavorare come roofer per 9 anni, respirando questo veleno; tuttavia, viene descritto un chiaro effetto ritardato, ovvero può sparare sia 5 che 15 anni dopo un singolo avvelenamento.

Come verificare se il cromo si è distinto dall'acciaio inossidabile (dove - rimane la domanda). Il bullone dopo la reazione è diventato più brillante dello stesso bullone dello stesso lotto: un brutto segno. Come si è scoperto, l'acciaio inossidabile è tale finché esiste l'ossido di cromo sotto forma di rivestimento protettivo. Se l'ossido di cromo è stato distrutto dall'ossidazione durante l'elettrolisi, un tale bullone si arrugginirà più intensamente (il ferro libero reagirà e quindi il cromo nella composizione dell'acciaio inossidabile non toccato si ossiderà in CrO). Pertanto, ha creato tutte le condizioni per la ruggine di due bulloni: acqua salata e una temperatura di soluzione di 60-80 gradi. Acciaio inossidabile grado A2 12X18H9 (X18H9): contiene il 17-19% di cromo (e nelle leghe inossidabili ferro-nichel il cromo è ancora più alto, fino a ~ 35%). Uno dei bulloni è diventato rosso in più punti, in tutti i punti - nella zona di contatto dell'acciaio inossidabile con la soluzione! Quello più rosso è lungo la linea di contatto con la soluzione.

E la mia felicità è stata che la forza attuale era solo 0,15 A durante l'elettrolisi, la cucina era chiusa e la finestra era aperta. Era ben impresso nella mia mente: escludere l'acciaio inossidabile dall'elettrolisi o farlo in uno spazio aperto ea distanza (non esiste acciaio inossidabile senza cromo, questo è il suo elemento legante). Perché l'acciaio inossidabile NON è un anodo inerte durante l'elettrolisi: si dissolve e rilascia ossido di cromo velenoso; farmacisti del divano, ucciditi contro il muro finché qualcuno non muore per i tuoi consigli! Resta la domanda, in quale forma, quanto e dove; ma tenendo conto del rilascio di ossigeno puro all'anodo, il CrO è già ossidato con precisione all'ossido intermedio Cr 3 O 2 (anche velenoso, MPC 0,01 mg / m 3), e quindi all'ossido superiore CrO 3: 2Cr 2 O 3 + 3O 2 \u003d 4CrO3. Quest'ultimo rimane un presupposto (è presente l'ambiente alcalino necessario, ma se è necessario un forte riscaldamento per questa reazione), ma è meglio andare sul sicuro. Anche gli esami del sangue e delle urine per il cromo sono difficili da fare (non sono a listino, nemmeno in quello esteso analisi generale sangue).

Elettrodo inerte - grafite. E' necessario recarsi al deposito filobus, fotografare le spazzole scartate. Perché anche su aliexpress per 250 rubli per pin. E questo è il più economico degli elettrodi inerti.

Ed eccone un altro vero esempio quando l'elettronica del divano ha portato a perdite materiali. E alla giusta conoscenza, davvero. Come in questo articolo. I vantaggi delle chiacchiere inattive sul divano? - difficilmente seminano il caos; e devo ripulire dopo di loro.

Tendo al primo motivo del soffocante "gas": l'evaporazione nell'aria di una soluzione di idrossido di sodio in acido carbonico. Perché con gli ossidi di cromo, vengono utilizzate maschere per tubi con alimentazione meccanica dell'aria: sarei soffocato nel mio miserabile RPG-67, ma era notevolmente più facile respirarlo proprio nell'epicentro.
Come verificare la presenza di ossido di cromo nell'aria? Avvia il processo di decomposizione dell'acqua in una soluzione pura di carbonato di sodio su un anodo di grafite (scegli da una matita, ma non tutte le matite contengono un'asta di grafite pura) e un catodo di ferro. E cogli l'occasione per inalare di nuovo l'aria in cucina dopo 2,5 ore. È logico? Quasi: i sintomi della soda caustica e dell'ossido di cromo esavalente sono identici: la presenza di soda caustica nell'aria non dimostrerà l'assenza di vapore di cromo esavalente. Tuttavia, l'assenza di odore senza acciaio inossidabile darà chiaramente il risultato della presenza di cromo esavalente. Ho controllato, c'era un odore - una frase con speranza "evviva! Ho respirato soda caustica, non cromo esavalente!" può essere suddiviso in battute.

Cos'altro è stato dimenticato:
- come convivono acido e alcali in un recipiente? In teoria, dovrebbero apparire sale e acqua. C'è un punto molto sottile qui, che può essere compreso solo sperimentalmente (non verificato). Se tutta l'acqua viene decomposta durante l'elettrolisi e la soluzione viene isolata dai sali nel precipitato - opzione 2: rimarrà una soluzione di soda caustica o soda caustica con acido carbonico. Se quest'ultimo è nella composizione, inizierà il rilascio di sale condizioni normali e precipitazioni ... carbonato di sodio: 2NaOH + H 2 CO 3 \u003d Na 2 CO 3 + 2H 2 O. Il problema è che si dissolverà nell'acqua proprio lì - è un peccato che tu non possa assaggiare e confrontare con l'originale soluzione: improvvisamente la soda caustica non tutta ha reagito;
- L'acido carbonico interagisce con il ferro stesso? La domanda è seria, perché. la formazione di acido carbonico avviene proprio al catodo. Puoi controllare creando una soluzione più concentrata ed eseguendo l'elettrolisi fino a quando un sottile pezzo di metallo non si è completamente sciolto (non è stato verificato). L'elettrolisi è vista come un metodo di rimozione della ruggine più delicato rispetto al decapaggio acido;
Quali sono i sintomi dell'inalazione di gas esplosivo? No + nessun odore, nessun colore;
- La soda caustica e l'acido carbonico reagiscono con la plastica? Effettuare un'elettrolisi identica in contenitori di plastica e di vetro e confrontare la torbidità della soluzione e la trasparenza della superficie del contenitore (non controllare il vetro). Plastica: è diventata meno trasparente nei punti di contatto con la soluzione. Tuttavia, questi si sono rivelati sali, facilmente raschiabili con un dito. Quindi, la plastica alimentare non reagisce con la soluzione. Il vetro viene utilizzato per conservare alcali e acidi concentrati.

Se inspiri molto gas in fiamme, indipendentemente dal fatto che si tratti di NaOH o CrO 3, devi assumere "unithiol" o un farmaco simile. E si applica la regola generale: non importa quale avvelenamento si verifica, non importa quale sia la forza e l'origine, bevi molta acqua nei prossimi 1-2 giorni, se i reni lo consentono. Compito: rimuovere la tossina dal corpo e, se ciò non avviene con il vomito o l'espettorazione, dare ulteriori opportunità per farlo al fegato e al sistema urinario.

La cosa più fastidiosa è quella programma scolastico Grado 9 Accidenti, ho 31 anni - e non supererò l'esame...

L'elettrolisi è interessante in quanto torna indietro nel tempo:
- una soluzione di NaOH e H 2 CO 3 in condizioni normali porterà alla formazione di carbonato di sodio, mentre l'elettrolisi inverte questa reazione;
- il ferro allo stato naturale viene ossidato e ripristinato durante l'elettrolisi;
- idrogeno e ossigeno tendono a combinarsi in qualsiasi modo: si mescolano con l'aria, bruciano e diventano acqua, assorbono o reagiscono con qualcosa; l'elettrolisi, al contrario, genera gas di varie sostanze nella loro forma pura.
La macchina del tempo locale, nient'altro: riporta la posizione delle molecole delle sostanze al loro stato originario.

Secondo le formule di reazione, una soluzione di idrossido di sodio in polvere è più pericolosa quando viene creata ed elettrolizzata, ma più efficace in determinate situazioni:
- per elettrodi inerti: NaOH + 2H 2 O = NaOH + 2H 2 + O 2 (la soluzione è fonte di idrogeno e ossigeno puri senza impurità);
- Reagisce più forte materiali organici, senza acido carbonico (sgrassante veloce ed economico);
- se il ferro viene preso come anodo, inizierà a dissolversi all'anodo ea ridursi al catodo, addensando lo strato di ferro sul catodo in assenza di acido carbonico. Questo è un metodo per ripristinare il materiale del catodo o rivestirlo con un altro metallo quando non c'è soluzione con il metallo desiderato a portata di mano. La rimozione della ruggine, secondo gli sperimentatori, è anche più veloce se nel caso del carbonato di sodio si fa il ferro come anodo;
- ma la concentrazione di NaOH nell'aria durante l'evaporazione sarà maggiore (devi comunque decidere quale è più pericoloso: acido carbonico con soda caustica o umidità con soda caustica).

In precedenza ho scritto sull'istruzione che si perde molto tempo a scuola e all'università. Questo articolo non cambia questa opinione, perché una persona normale non avrà bisogno di matan nella vita, chimica organica o la fisica quantistica(solo al lavoro, e quando ho avuto bisogno di matan 10 anni dopo, l'ho imparato di nuovo, non ricordavo proprio niente). Ma chimica inorganica, ingegneria elettrica, leggi fisiche, russo e lingue straniere- questa dovrebbe essere una priorità (introdurre ancora la psicologia dell'interazione tra i sessi ei fondamenti dell'ateismo scientifico). Qui non ho studiato alla Facoltà di Elettronica; e poi bam, rinchiuso - e Visio ha imparato a usare, e MultiSim e alcune delle designazioni degli elementi appresi, ecc. Anche se avessi studiato alla Facoltà di Psicologia, il risultato sarebbe stato lo stesso: sono rimasto bloccato nella vita - l'ho morso - l'ho capito. Ma se a scuola si rafforzasse l'enfasi sulle scienze naturali e sulle lingue (e spiegassero ai giovani perché è stata rafforzata), la vita sarebbe più facile. Sia a scuola che all'istituto di chimica: si parlava di elettrolisi (teoria senza pratica), ma di tossicità dei vapori - no.

Infine, un esempio per ottenere gas puri (usando elettrodi inerti): 2LiCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2LiOH. Cioè, prima ci avvelenamo con il cloro più puro, e poi esplodiamo con l'idrogeno (sempre, alla questione della sicurezza delle sostanze emesse). Se c'era una soluzione di CuSO 4 e il catodo ferro-metallo cadeva dalla base e lasciava un residuo acido contenente ossigeno SO4 2-, non partecipa alle reazioni. Se il residuo acido non contenesse ossigeno, si decomporrebbe in sostanze semplici (come si vede nell'esempio di C 1 - , che viene rilasciato come Cl 2).

(aggiunto il 24/05/2016) Se hai bisogno di far bollire NaOH con la ruggine per la loro reazione reciproca, perché no? L'azoto nell'aria è dell'80%. L'efficienza della rimozione della ruggine aumenterà in modo significativo, ma questo processo dovrebbe assolutamente essere eseguito all'aperto.

Informazioni sull'idrogenazione dei metalli (aumento della fragilità): non ho trovato formule e opinioni adeguate su questo argomento. Se possibile, preparerò l'elettrolisi del metallo per diversi giorni, aggiungendo un reagente, quindi busserò con un martello.

(aggiunto il 27/05/2016) La grafite può essere rimossa da una batteria al sale usata. Se resiste ostinatamente allo smontaggio, deformalo in una morsa.

(aggiunto il 06/10/2016) Idrogenazione dei metalli: H + + e - = H ads. H ads + H ads \u003d H 2, dove ADS è l'adsorbimento. Se il metallo ha condizioni necessarie dissolve l'idrogeno in se stesso (questo è un numero!) - quindi lo dissolve in se stesso. Le condizioni per la presenza del ferro non sono state trovate, ma per l'acciaio sono descritte nel libro di Schrader A.V. "Influenza dell'idrogeno sulle apparecchiature chimiche e petrolifere". Nella Figura 58, pagina 108, c'è un grafico del marchio 12X18H10T: ad una pressione paragonabile a quella atmosferica e ad una temperatura di 300-900 gradi: 30-68 cm 3/kg. La Figura 59 mostra le dipendenze per altri tipi di acciaio. Formula generale idrogenazione dell'acciaio: K s \u003d K 0 e -∆H / 2RT, dove K 0 è il fattore preesponenziale 1011l / mol s, ∆H è il calore di dissoluzione dell'acciaio ~ 1793K), R è la costante del gas universale 8.3144598J / (mol K ), T è la temperatura del mezzo. Di conseguenza, a temperatura ambiente 300 K abbiamo K s = 843 l/mol. Il numero non è corretto, è necessario ricontrollare i parametri.

(aggiunto il 06/12/2016) Se la soda caustica non interagisce con i metalli senza alte temperature, è uno sgrassante sicuro (per metalli) per pallet, pentole e altre cose (ferro, rame, acciaio inossidabile - ma non alluminio, teflon, titanio, zinco).

Con idrogenazione - chiarimenti. Il fattore pre-esponenziale K 0 è compreso nell'intervallo 2,75-1011 l/mol·s, questo non è un valore costante. Calcolandolo per l'acciaio inossidabile: 10 13 C m 2/3, dove C m è la densità atomica dell'acciaio. La densità atomica dell'acciaio inossidabile è 8 10 22 at / cm 3 - K 0 \u003d 37132710668902231139280610806.786 at. / cm 3 \u003d - e quindi tutto è bloccato.

Se osservi attentamente i grafici di Schrader, puoi trarre una conclusione approssimativa sull'idrogenazione dell'acciaio in OH (riducendo la temperatura di 2 volte si rallenta il processo di 1,5 volte): circa 5,93 cm 3 / kg a 18,75 gradi Celsius - ma il tempo di penetrazione nel metallo di un tale volume non è indicato. Nel libro di Sukhotin A.M., Zotikov V.S. "Resistenza chimica dei materiali. Manuale" a pagina 95 nella tabella 8 mostra l'effetto dell'idrogeno sulla resistenza a lungo termine degli acciai. Permette di comprendere che l'idrogenazione degli acciai con idrogeno ad una pressione di 150-460 atmosfere modifica la resistenza ultima di un massimo di 1,5 volte nell'intervallo di 1000-10000 ore. Pertanto, non è necessario considerare l'idrogenazione degli acciai durante l'elettrolisi come un fattore distruttivo.

(aggiunto il 17/06/2016) Un buon modo per smontare la batteria: non appiattire la custodia, ma aprirla come un bocciolo di tulipano. Dall'ingresso positivo, pezzo per pezzo, piegare verso il basso le parti del cilindro - l'ingresso positivo viene rimosso, l'asta di grafite viene esposta - e svitare dolcemente con una pinza.

(aggiunto il 22/06/2016) Le batterie più semplici per lo smontaggio sono quelle di Ashanov. E poi in alcuni modelli ci sono 8 cerchi di plastica per fissare l'asta di grafite: diventa difficile estrarla, inizia a sgretolarsi.

(aggiunto il 07/05/2016) Sorpresa: un'asta di grafite si distrugge molto più velocemente di un anodo di metallo: in poche ore. Usare l'acciaio inossidabile come anodo è la soluzione migliore, se dimentichiamo la tossicità. La conclusione di tutta questa storia è semplice: l'elettrolisi dovrebbe essere eseguita solo all'aria aperta. Se c'è un balcone aperto in questo ruolo, non aprire le finestre, ma far passare i fili attraverso la guarnizione in gomma della porta (basta premere i fili con la porta). Tenendo conto della corrente durante l'elettrolisi fino a 8 A (opinione su Internet) e fino a 1,5 A (la mia esperienza), nonché la tensione massima dell'alimentatore del PC 24 V, il cavo deve essere valutato per 24 V / 11 A: questo è un filo qualsiasi in isolamento con una sezione trasversale di 0,5 mm 2.

Ora sull'ossido di ferro su una parte già lavorata. Ci sono parti in cui è difficile infilarsi per cancellare la placca nera (o un oggetto in restauro, quando non puoi strofinare la superficie con una spazzola di ferro). Durante l'analisi processi chimici Mi sono imbattuto in un modo per rimuoverlo con acido citrico e l'ho provato. In effetti, funziona anche con FeO: la placca è scomparsa / si è sbriciolata per 4 ore a temperatura ambiente e la soluzione è diventata verde. Ma questo metodo è considerato meno parsimonioso, perché. acido e metallo si mangiano (non possono essere sovraesposti, monitoraggio costante). Inoltre, è necessario un ultimo risciacquo con una soluzione di soda: o il residuo acido divorerà il metallo nell'aria e si otterrà un rivestimento indesiderato (un punteruolo sul sapone). E bisogna fare attenzione: se con Fe 2 O 3 viene rilasciato fino a 6 CO , allora è difficile prevedere ciò che viene rilasciato con FeO (acido organico). Si presume che FeO + C 6 H 8 O 7 \u003d H 2 O + FeC 6 H 6 O 7 (formazione di citrato di ferro) - ma rilascio anche gas (3Fe + 2C 6 H 8 O 7 → Fe 3 (C 6 H 5 O 7) 2 + 3 H 2). Scrivono anche che l'acido citrico si decompone alla luce e alla temperatura: non riesco a trovare la reazione corretta in alcun modo.

(aggiunto il 07/06/2016) Ho provato l'acido citrico su uno spesso strato di ruggine sulle unghie: si è sciolto in 29 ore. Come previsto: l'acido citrico è adatto per la purificazione del metallo. Per pulire la ruggine spessa: applicare un'alta concentrazione di acido citrico, alta temperatura (fino all'ebollizione), agitazione frequente - per accelerare il processo, il che è scomodo.

Una soluzione di carbonato di sodio dopo l'elettrolisi, in pratica, è difficile da rigenerare. Non è chiaro: aggiungi acqua o aggiungi soda. L'aggiunta di sale da cucina come catalizzatore ha ucciso completamente la soluzione + l'anodo di grafite è collassato in appena un'ora.

Totale: la ruggine grossolana viene rimossa mediante elettrolisi, il FeO viene decapato con acido citrico, la parte viene lavata con una soluzione di soda e si ottiene ferro quasi puro. Gas in reazione con acido citrico - CO 2 (decarbossilazione dell'acido citrico), rivestimento scuro su ferro - citrato di ferro (si pulisce facilmente-mediamente, non esegue alcun funzioni protettive, solubile in acqua tiepida).

In teoria, questi metodi di rimozione degli ossidi sono ideali per il recupero delle monete. A meno che non siano necessarie proporzioni più deboli di reagenti per una concentrazione di soluzione inferiore e correnti più basse.

(aggiunto il 07/09/2016) Esperimenti condotti con grafite. È durante l'elettrolisi del carbonato di sodio che collassa molto rapidamente. La grafite è carbonio, una volta disciolta al momento dell'elettrolisi, può reagire con l'acciaio e precipitare il carburo di ferro Fe 3 C. La condizione di 2000 gradi non è soddisfatta, tuttavia, l'elettrolisi non è NU.

(aggiunto il 07/10/2016) Quando si elettrolizza il carbonato di sodio utilizzando barre di grafite, la tensione non può essere aumentata oltre i 12V. Potrebbe essere necessario un valore inferiore: tieni d'occhio il tempo di rottura della grafite alla tua tensione.

(aggiunto il 17/07/2016) Scoperto il metodo di rimozione della ruggine locale.

(aggiunto il 25/07/2016) Al posto dell'acido citrico, puoi usare l'acido ossalico.

(aggiunto il 29/07/2016) Vengono scritti i gradi di acciaio A2, A4 e altri Lettere inglesi: importato e dalla parola "austenitico".

(aggiunto il 11/10/2016) Si scopre che esiste un altro tipo di ruggine: il metaidrossido di ferro FeO(OH). Si forma quando il ferro viene seppellito nel terreno; nel Caucaso, questo metodo per arrugginire la lamiera di ferro veniva utilizzato per saturarlo di carbonio. Dopo 10-15 anni, l'acciaio ad alto tenore di carbonio risultante divenne sciabola.

opzione 1

1. Scrivere le equazioni di reazione: a) ottenere zinco dall'ossido di zinco per riduzione con carbone; b) ottenere cobalto dall'ossido di cobalto (II) per riduzione con idrogeno; c) ottenere titanio da cloruro di titanio (IV) magnesio mediante mezzi termici. Smontare la reazione come reazione redox: designare gli stati di ossidazione degli atomi e disporre i coefficienti, determinandoli con il metodo del bilancio elettronico.

2. Fare diagrammi ed equazioni delle reazioni che si verificano durante l'elettrolisi: a) il cloruro di potassio fonde; b) soluzione di bromuro di zinco; c) soluzione di solfato di ferro (II).

3. Qual è l'essenza della corrosione dei metalli? Quali tipi di corrosione conosci?
La corrosione è la distruzione spontanea di metalli e leghe a seguito di interazioni chimiche, elettrochimiche o fisico-chimiche con l'ambiente.

4. Un rivetto di rame è posizionato sulla copertura in acciaio. Cosa crollerà per primo: il coperchio o il rivetto? Come mai?
Una copertura in acciaio perché include ferro e il ferro è un metallo più reattivo del rame e si corroderà più rapidamente. Inoltre, ferro e rame formano una coppia galvanica, dove il ferro è l'anodo, e viene distrutto più rapidamente, in rame - il catodo, rimane intatto.

opzione 2

1. Scrivere le equazioni di reazione: a) ottenere ferro dall'ossido di ferro (III) con il metodo alluminotermico; b) ottenere rame da ossido di rame (II) per riduzione con carbone; c) ottenere tungsteno dal suo ossido superiore per riduzione con idrogeno. Smontare la reazione come reazione redox: designare gli stati di ossidazione degli atomi e disporre i coefficienti, determinandoli con il metodo del bilancio elettronico.

2. Realizzare diagrammi ed equazioni delle reazioni che si verificano durante l'elettrolisi: a) una soluzione di bromuro di rame (II); b) soluzione di ioduro di sodio; c) una soluzione di nitrato di piombo (II).

3. Quali fattori portano ad una maggiore corrosione dei metalli?

4. Perché un serbatoio di ferro stagnato (stagnato) viene rapidamente distrutto nel punto in cui è danneggiato lo strato protettivo?
Inoltre, il ferro e lo stagno formano una cella galvanica, dove il ferro è l'anodo, e viene distrutto più rapidamente, mentre lo stagno, il catodo, rimane intatto.

Opzione 3

1. Scrivere le equazioni di reazione: a) ottenere rame da ossido di rame (II) per riduzione con idrogeno; b) ottenere ferro dall'ossido di ferro (III) per riduzione con monossido di carbonio (II); c) ottenere vanadio dall'ossido di vanadio (V) mediante il metodo termico del calcio. Smontare la reazione come reazione redox: designare gli stati di ossidazione degli atomi e disporre i coefficienti, determinandoli con il metodo del bilancio elettronico.

2. Realizzare diagrammi ed equazioni delle reazioni che si verificano durante l'elettrolisi: a) scioglimento del cloruro di calcio; b) soluzione di bromuro di potassio; c) soluzione di solfato di zinco.

3. Quali fattori contribuiscono a rallentare la corrosione dei metalli?
- Neutralizzazione o deossigenazione di ambienti corrosivi, nonché utilizzo di vari tipi di inibitori di corrosione;
- Rimozione delle impurità da un metallo o da una lega che accelerano il processo di corrosione (eliminazione del ferro da magnesio o leghe di alluminio, zolfo da leghe di ferro).
- Eliminazione dei contatti metallici sfavorevoli o del loro isolamento, eliminazione di crepe e lacune nella struttura, eliminazione delle zone di ristagno di umidità.

4. Quali metalli, per contatto reciproco in presenza di un elettrolita, si distruggono più velocemente: a) rame e zinco; b) alluminio e ferro? Come mai?
Il metallo più attivo di una data coppia si romperà più velocemente
a) lo zinco è un metallo più attivo del rame;
b) l'alluminio è un metallo più attivo del ferro.

Opzione 4

1. Scrivere le equazioni di reazione: a) ottenere molibdeno dal suo ossido superiore per riduzione con idrogeno; b) ottenere cromo da ossido di cromo (III) mediante metodo alluminotermico; c) ottenere nichel dall'ossido di nichel (II) per riduzione con carbone. Smontare la reazione come reazione redox: designare gli stati di ossidazione degli atomi e disporre i coefficienti, determinandoli con il metodo del bilancio elettronico.

2. Realizzare diagrammi ed equazioni delle reazioni che si verificano durante l'elettrolisi: a) una soluzione di cloruro di rame (II); b) soluzione di ioduro di sodio; c) soluzione di nitrato di nichel (II).

3. Elenca i modi per combattere la corrosione dei metalli.

4. Perché lo zinco viene distrutto su un serbatoio zincato al posto di un graffio e il ferro non arrugginisce?
Lo zinco è un metallo più attivo del ferro. Inoltre, il ferro e lo zinco formano una cella galvanica, dove lo zinco è l'anodo, e viene distrutto più rapidamente, mentre il ferro, il catodo, rimane intatto.