Технологія виробництва соляної кислоти
I. Електрохімічні процеси………………………………….…………3
ІІ. Виробництво соляної кислоти………………………………….……. 9
1. Технологія виробництва соляної кислоти………………………. 10
2. Упаковка та вимоги до безпеки при роботі з соляною кислотою……………………………………………………………. 15
ІІІ. Список використаної літератури………………………………. 18
Електрохімія – розділ фізичної хімії, що вивчає хімічні процеси, що супроводжуються появою електричного струму або, навпаки, виникають під дією електричного струму. Предметом електрохімічних досліджень також є електроліти і рівноваги, що встановлюються в них.
Багато хімічних реакцій протікають лише при підведенні енергії ззовні. Часто їх проводять в електролітичних осередках (електролізери) на електродах, з'єднаних із зовнішнім джерелом струму. Вивчення цих реакцій дає інформацію про природу та властивості різних речовин, а також дозволяє отримувати за допомогою електросинтезу нові хімічні сполуки.
Електрохімія вивчає та інші електричні явища: поведінка іонів у розчинах електролітів та проходження струму через такі розчини; поділ іонів в електричному полі (електрофорез); корозію та пасивацію металів; електричні ефекти у біологічних системах (біоелектрохімія); фотоелектрохімічні процеси (вплив світла на електрохімічні реакції у осередках). Крім того, електрохімія дає великі можливості для захисту від корозії металів нанесенням тонких гальванічних покриттів.
Систематичні електрохімічні дослідження стало можливим проводити лише після створення постійного потужного джерела електричного струму. Таке джерело з'явилося на рубежі 18–19 ст. внаслідок робіт Л. Гальваніта А. Вольти. Займаючись дослідженням фізіологічних функцій жаби, Гальвані випадково створив електрохімічний ланцюг, що складається з двох різних металів та м'язів препарованої лапки жаби. Коли до лапки, закріпленої за допомогою мідного тримача, торкалися залізної тяганини, також з'єднаної з тримачем, м'яз скорочувалася. Аналогічні скорочення відбувалися під дією електричного розряду. Гальвані пояснив цей феномен існуванням «тварини електрики». Інше тлумачення цим дослідам дав Вольта, який вважав, що електрика виникає в місці зіткнення двох металів, а скорочення м'яза жаби – це результат проходження через неї електричного струму. Струм виникав у тому випадку, коли між двома металевими дисками, наприклад цинковим і мідним, поміщали просочений солоною водою губчастий матеріал (сукно чи папір) і замикали ланцюг. Послідовно з'єднавши 15–20 таких «елементів», Вольта у 1800 створив перше хімічне джерело струму – «вольтовий стовп».
Найбільш важливими із ранніх електрохімічних досліджень були роботи англійського хіміка Х. Деві. У 1807 р. він виділив елемент калію, пропускаючи струм через злегка зволожений твердий гідроксид калію. Джерелом напруги служила батарея зі 100 гальванічних елементів. Аналогічним чином було отримано металевий натрій. Пізніше Деві, використовуючи ртутний електрод, виділив за допомогою електролізу магній, кальцій, стронцій та барій.
Серйозний внесок у електрохімічну термодинаміку і у з'ясування природи електричного потенціалу (напруги) в електрохімічної осередку і балансу між електричної, хімічної і теплової енергією внесли Дж. Гіббс і У. Нернст. Електрохімічний потенціал визначається хімічною енергією процесів, що протікають у комірці, але залежить також від їхШвидкості (кінетики). Моделюванням кінетичних процесів на електродах займалися Ю. Тафель (1905), Дж. Батлер (1924), М. Фольмер (1930), О.М. Фрумкін (1930-1933).
Електрохімічні процеси протікають під впливом постійного електричного струму. Як приклад можна навести виробництво хлору та алюмінію, гальваностегію та електричну екстракцію. Гальванічні елементи, що перетворюють хімічну енергію на електричну, становлять основу джерел струму - батарей і акумуляторів, а також паливних елементів. Застосовуються в промисловості для отримання хлору, лугів, водню та кисню, перекису водню, перманганатів, а також багатьох металів: алюмінію, міді, цинку та ін.
Електрохімічні процеси складаються з ряду стадій. Тривале проходження струму вимагає подачі реагуючої речовини з об'єму розчину до поверхні електрода і відведення продуктів реакції, що досягається завдяки дифузії; необхідно також враховувати міграцію заряджених частинок під впливом електричного поля. Подача речовини прискорюється при розмішуванні рідини, тобто конвективної дифузії. Струм викликає концентраційну поляризацію. Крім стадій перенесення заряду і дифузійних стадій сумарний процес може включати суто хімічні та інші стадії, наприклад виникнення зародків і включення атомів, що розрядилися, в кристалічну решітку, виділення бульбашок газу і т. д. Накопичення проміжних продуктів на поверхні електрода понад їх рівноважної концентрації, процесів дифузії та стадій розряду, призводить до поляризації електрода та перенапруги. Якщо при щільності струму, що практично використовуються, перенапруга зневажливо мало, тоце свідчить про оборотність процесу, ступінь якої загалом тим вищий, чим більше струм обміну між вихідними речовинами та кінцевими продуктами реакції при рівноважному потенціалі. Оборотність багатостадійного процесу передбачає оборотність всіх його стадій. Часто незворотність процесу визначається повільністю однієї зі стадій, яка визначає швидкість процесу в цілому.
Для з'ясування механізму електрохімічних процесів застосовуються різноманітні форми електричних вимірів: визначення залежності потенціалу від щільності постійного струму, вимірювання повного електричного опору, визначення залежності потенціалу або струму від часу при різно запрограмованій зміні в другій змінній, а також нелінійні методи. Одночасно досліджуються стан поверхні електрода (з використанням оптичних методів), прикордонний натяг та ін.
Електрохімічні процеси, як і окислювально-відновлювальні реакції (ОВР), пов'язані зі зміною ступеня окиснення речовин, що беруть участь у реакції. Основна відмінність ОВР від електрохімічних процесів полягає в тому, що процеси відновлення та окислення просторово розділені та перенесення електронів може бути зафіксовано як деякий струм (у гальванічному елементі, при корозії) або, навпаки, електрохімічний процес може відбуватися за рахунок зовнішнього джерела струму (електроліз) .
У будь-якому випадку для протікання електрохімічної реакції необхідний електрохімічний ланцюг, суттєвими компонентами якого є електроди та електроліт (водний або неводний).
Під електродами зазвичай розуміють або власне якийсь провідник або систему, що складається з провідника, зануреного розчин електроліту. При контакті металевого провідника з розчином електролітуна його поверхні виникає якийсь заряд, за рахунок перенесення електронів, що призводить до виникнення різниці електростатичних потенціалів між електродом і електролітом, що перебуває з ним в контакті. Ця різниця називається електродним потенціалом.
Абсолютну величину електродного потенціалу окремого електрода виміряти неможливо, тому завжди вимірюють різницю потенціалів досліджуваного електрода і деякого стандартного електрода порівняння, тобто. складають електрохімічний ланцюг. Як електроди порівняння для водних середовищ використовують хлорсрібний або оборотний водневий електрод порівняння. Останній являє собою платиновану (електрохімічним способом обложену платинову пластину) платину, занурену в розчин кислоти (сірчаної, соляної) з активністю іонів водню рівною 1, через який продують водень при тиску 101кПа. У системі встановлюється рівновага:
Потенціал цієї рівноваги в зазначених умовах прийнятий рівним нулю за будь-яких температур.
У практичних роботах як електрод порівняння частіше, ніж водневий, використовують хлорсрібний електрод. Хлорсрібний електрод являє собою срібний дріт, електролітично покритий AgCl, поміщений насичений розчин KCl.
Стандартні електродні потенціали металів та водню, розташовані в порядку їх зростання, становлять ряд стандартних електродних потенціалів металів, або електрохімічний ряд напруг металів.
Під гальванічним елементом розуміють поодинокі осередки хімічних джерел струму, призначених для одноразового електричного розряду. Гальванічний елемент являє собою два електроди різної природи та електроліт. Максимальна різниця потенціалів цих електродів без електричного струму.називається електрорушійною силою (е.д.с.) гальванічного елемента. Е.Д.С. може бути розрахована як різниця рівноважних потенціалів цих електродів.
Корозією називається процес мимовільного руйнування металів під впливом довкілля. Корозія - окисно-відновна реакція, що супроводжується переходом металу в іонний стан.
Руйнування металу при зіткненні з електролітом із виникненням у системі електричного струму називається електрохімічною корозією.