Biz elektroliz jarayoni orqali bir metallni boshqa metall ustiga qoplash (qoplama qilish) haqida eshitganmiz. Kundalik hayotda mis bilan qoplash (copper plating) va kumush bilan qoplash (silver plating) haqida ham eshitamiz. Ushbu maqolada elektroliz va elektrokaplama (electroplating) hamda ularning qo‘llanilish sohalarini qisqacha ko‘rib chiqamiz.

Elektroliz nima?

“Elektroliz” (electrolysis) atamasini XIX asrda Maykl Faradey (Michael Faraday) kiritgan. Kimyoda elektroliz — to‘g‘ri tok (DC, direct current) yordamida o‘z-o‘zidan bormaydigan (non-spontaneous) kimyoviy reaksiyani amalga oshirish usulidir. Bu usul amaliy jihatdan (commercially) muhim bo‘lib, elektrolitik hujayra (electrolytic cell) yordamida ruda (ores) kabi tabiiy manbalardan elementlarni ajratib olish bosqichlaridan biri hisoblanadi.

Elektrolizni quyidagicha ta’riflash mumkin:

Ionli moddalar (ionic substances)dan elektr toki o‘tkazilganda, ularning sodda moddalarga parchalanish jarayoni.

Elektroliz jarayoni

Elektrolizning asosiy mohiyati — tashqi zanjir (external circuit) orqali elektronlar qo‘shilishi yoki olib tashlanishi natijasida ionlar va atomlar o‘rtasida o‘zgarish (interchanging) sodir bo‘lishidir.

 

Elektroliz jarayoni

• Ionli birikmalar (ionic compounds) ionlar deb ataladigan zaryadlangan zarrachalardan iborat bo‘ladi. Masalan, natriy xlorid (sodium chloride) tarkibida musbat zaryadlangan natriy ionlari va manfiy zaryadlangan xlor ionlari mavjud.
• Elektroliz boshlanishi uchun ionlar erkin harakatlana olishi kerak. Ionli modda suvda eritilganda yoki eritib suyuqlantirilganda (melted) ionlar erkin harakatlana oladi. Elektroliz vaqtida musbat zaryadlangan ionlar manfiy elektrodga, manfiy zaryadlangan ionlar esa musbat elektrodga yo‘naladi. Shundan so‘ng musbat ionlar elektronlarni qabul qiladi, manfiy ionlar esa elektronlarni yo‘qotadi. Parchalanish (dissociation) natijasida hosil bo‘lgan mahsulotlar elektrodlar yonida to‘planadi.
• Masalan, eritilgan natriy xlorid (molten sodium chloride)dan elektr toki o‘tkazilsa, natriy xlorid natriy va xlorga ajraladi va ular mos ravishda o‘z elektrodlarida to‘planadi. Metallar cho‘kma (precipitate) holida ajralib chiqadi, gazlar esa uchib chiqadi. Moddani tok yordamida parchalash qobiliyati ko‘plab maqsadlarda qo‘llanadi.
• Elektroliz elektrokaplamada (electroplating) keng qo‘llanadi.

Nega alyuminiy endi qimmatbaho metall hisoblanmaydi?

O‘rta asrlarda alyuminiy deyarli kumush kabi qimmatbaho hisoblangan. Uni ajratib olish usuli noma’lum edi va sof (pure) alyuminiyni topish nihoyatda qiyin bo‘lgan. Elektrolizning qo‘llanilishi alyuminiyni qimmatbaho metall holatidan insoniyat eng ko‘p ishlatadigan metallaridan biriga aylantirdi. Alyuminiy o‘z rudalaridan elektrolitik parchalanish (electrolytic decomposition) va cho‘ktirish (deposition) jarayoni orqali olinadi.

Elektrolizning qo‘llanishi

• Elektroliz bir metallni boshqa metall ustiga qoplash (coating) uchun bajariladi.
• Sanoatdagi qo‘llanishiga alyuminiy, magniy, xlor, ftor va boshqalar kabi turli element/metallarni olish kiradi.

Elektrokaplama (electroplating) nima?

Elektrokaplama — eritmada erigan metall kationlarini (metal cations) elektr toki yordamida qaytarib (reduce) yuborish natijasida elektrod yuzasida yupqa, uzluksiz (thin coherent) metall qoplama hosil qilish jarayonidir.

• Elektrokaplama — elektroliz yordamida eritmada erigan metall ionlarini elektr toki orqali qaytarib, ularni boshqa elektrod yuzasida, ko‘pincha bir tekis (uniform) qoplama ko‘rinishida cho‘ktirish jarayonidir.
• Bu — bir metallni boshqa metall ustiga gidroliz (hydrolysis) orqali qoplash jarayoni bo‘lib, odatda bezak (dekorativ) maqsadlarda yoki metallarning korroziyalanishini (corrosion) oldini olish uchun qo‘llanadi.
• Elektrokaplamaning mis bilan qoplash, kumush bilan qoplash va oltin bilan qoplash kabi maxsus turlari ham bor. Bu ishlab chiqaruvchilarga avval arzonroq materiallardan mahsulot tayyorlab, so‘ng ustini qoplash orqali zangga chidamlilik (rust proofing), tashqi ko‘rinishni yaxshilash va mustahkamlikni oshirish kabi xususiyatlarni qo‘shish imkonini beradi.

Elektrokaplama qanday ishlaydi?

Musbat elektrod (positive electrode) buyumni qaysi metall bilan qoplamoqchi bo‘lsangiz, o‘sha metall bo‘lishi kerak. Manfiy elektrod (negative electrode) esa qoplama cho‘kadigan (deposit) buyumning o‘zi bo‘ladi. Elektrolit (electrolyte) qoplovchi metallning eritmasi bo‘lishi kerak; odatda bu metall nitrat (metal nitrate) yoki sulfat (sulphate) eritmasi bo‘ladi. Bir nechta misollar orqali elektrokaplamani yaxshiroq ko‘rib chiqamiz;

Kumush bilan qoplash:

Kumush bilan qoplash

Qoplanadigan buyum quvvat manbai (power supply)ning manfiy qutbiga ulanadi. Kumush bo‘lagi musbat qutbga ulanadi. Elektrolit sifatida kumush nitrat (silver nitrate) eritmasi ishlatiladi. Bu jarayon kumushni tozalash (purify) uchun ham qo‘llanishi mumkin. Bunda iflos (impure) kumush bo‘lagi musbat qutbga, sof kumush tasmasi esa manfiy qutbga ulanadi. Elektroliz orqali sof kumush manfiy qutbda cho‘kadi, aralashmalar (impurities) esa ortda qoladi.

Mis bilan qoplash:

Qoplanadigan buyum quvvat manbaining manfiy qutbiga ulanadi. Mis bo‘lagi musbat qutbga ulanadi. Elektrolit — mis sulfat (copper sulphate) eritmasi.

Kumush bilan qoplashdagidek, mis cho‘ktirish (deposition) jarayoni misni tozalash uchun ham ishlatiladi. Bu holda ikkala elektrod ham misdan tayyorlanadi. Iflos musbat elektrod asta-sekin yemirilib (disappears) borar ekan, aralashmalar ortda qoladi; manfiy elektrod esa asta-sekin sof mis bilan qoplanib boradi.

Elektroliz va elektrokaplama o‘rtasidagi farq

Quyidagi jadval elektroliz va elektrokaplama o‘rtasidagi farqni tushuntiradi:

Elektroliz	Elektrokaplama
Elektroliz — elektrokimyoviy reaksiya yordamida molekulani parchalash jarayonidir.	Elektrokaplama — metall ionlari mavjud eritmadan tok o‘tkazilganda, metallning elektrodlarning biriga cho‘kib qoplanish jarayonidir.
Elektroliz o‘z-o‘zidan bormaydigan kimyoviy reaksiyalarni amalga oshirish uchun qulay.	Elektrokaplama metall ionlarini boshqa metall yuzasiga qoplash zarur bo‘lganda qulay.
Elektroliz metallarni rudalaridan ajratib olish (extraction) uchun ishlatiladi.	Elektrokaplama metallarni “sof metallar” ustiga qoplash uchun ishlatiladi.
Elektrosintez (electrosynthesis), simobli element (mercury cell process) jarayoni va elektrotozalash (electrorefining)da qo‘llanadi.	Metallarning korroziyalanishini oldini olishda qo‘llanadi.

Suvning elektrolizi

Suvning elektrolizi — suvning kislorod va vodorod gazlariga parchalanishidir. Bunga suv orqali elektr toki o‘tkazish bilan erishiladi. Suv solingan idishga ikkita elektrod joylashtiriladi va elektr toki shu elektrodlar orqali o‘tkaziladi. Elektrod tayyorlash uchun zanglamaydigan po‘lat (stainless steel) yoki platina (platinum) ishlatiladi.

Manfiy zaryadlangan elektrod — katod (cathode) bo‘lib, vodorod shu yerda to‘planadi; musbat zaryadlangan elektrod — anod (anode) bo‘lib, kislorod shu yerda to‘planadi.
Suvning elektrolizi parchalanish reaksiyasiga misol bo‘lib, u elektrolitik parchalanish (electrolytic decomposition) deb ham ataladi.

Tez-tez so‘raladigan savollar – FAQ

Q1

Elektrokaplamaning asosida qanday prinsip yotadi?

Elektrokaplamaning asosida gidroliz (hydrolysis) prinsipi yotadi. Elektrokaplama sodir bo‘lishi uchun suvli eritmada (aqueous solution) metall tuzi bo‘lishi kerak. Elektrokaplama jarayonining yakuniy mahsuloti suv molekulasi (water molecule) hisoblanadi. Shuning uchun elektrokaplamaning asosida gidroliz prinsipi yotadi.

Q2

Elektrokaplamaning maqsadlarini ayting.

Elektrokaplamaning asosiy maqsadlari quyidagilar:

• Metallarni korroziyadan himoya qilish
• Buyumlarni yaltiroq ko‘rinish berib bezash
• Yeyilib ketgan (worn out) materiallarni tiklash

Q3

“Nickel strike” ni ta’riflang.

Nickel strike “flash layer” deb ham ataladi va u elektr toki yordamida o‘tkazuvchan (conductive) materialni yupqa nikel qatlami bilan qoplash jarayoni sifatida ta’riflanadi.

Q4

Elektroliz vaqtida nechta ion razryadlanishi (discharged) mumkin?

Elektroliz vaqtida 4 ta iondan 2 tasi razryadlanishi (discharged) mumkin.

Q5

Qo‘rg‘oshin-kislota (lead-acid) elementlarida qaysi elektrolit ishlatiladi?

Suyultirilgan H₂SO₄ qo‘rg‘oshin-kislota elementlarida ishlatiladigan elektrolitdir.

Q6

Elektroliz yordamida tozalanadigan metallni ayting.

Elektroliz yordamida tozalanadigan metall — mis.