- •Предисловие
- •Введение в технологию
- •1.1 Место технологии в современном обществе и производстве
- •Понятие технологии
- •1.3 Функции технологии и экономики в производственном процессе
- •1.4 Цель изучения технологии, связь технологии с другими науками
- •1.5 Характеристика разновидностей технологии
- •Вопросы для повторения
- •2. Закономерности формирования и развития технологических процессов и систем
- •2.1. Производительность труда – основной экономический показатель уровня развития производственного процесса
- •2.2. Затраты. Динамика затрат
- •2.3 Структура технологического процесса
- •2.4. Закономерности развития технологических процессов
- •2.5. Производственная функция Кобба, Дугласа и закономерности технологического развития
- •2.6. Закономерности формирования и развития технологических систем
- •2.7. Оптимизация технологических систем
- •Естественные процессы как основа технологических процессов
- •3.1Общие принципы классификации технологических процессов
- •3.2.Механические процессы, используемые в технологии
- •3.2.1.Транспортные процессы
- •3.2.2. Процессы формообразования и соединения твердых тел
- •3.2.3.Процессы изменения размеров твердых тел
- •3.2.4.Процессы разделения твердых тел по размеру
- •3.2.5. Процессы смешивания твердых сыпучих материалов
- •3.2.6.Процессы дозирования твердых материалов
- •3.3.Гидромеханические процессы в технологии
- •3.3.1.Процессы получения неоднородных систем
- •3.3.2.Процессы разделения неоднородных систем
- •3.3.2.1 Разделение жидких систем
- •3.3.2.2.Разделение газовых систем
- •3.3.3.Процессы транспортирования жидкостей и газов
- •3.4.Тепловые процессы
- •3.4.1.Процессы нагревания и охлаждения
- •3.4.2.Выпаривание, испарение и конденсация
- •3.4.3.Процессы искусственного охлаждения
- •3.4.4.Кристаллизация и плавление
- •3.5. Массообменные процессы в технологии
- •3.5.1.Общая характеристика массообменных процессов
- •3.5.2.Виды процессов массопередачи
- •3.6..Химические процессы, используемые в технологии
- •3.6.1.Понятие о химико-технологическом процессе
- •3.6.2.Гомогенные и гетерогенные процессы
- •3.6.3.Экзотермические и эндотермические процессы
- •3.6.4. Обратимые и необратимые процессы
- •3.6.5.Электрохимические процессы
- •3.6.6.Электролиз
- •3.6.7.Каталитические процессы
- •3.7.Биологические процессы, используемые в технологии
- •3.7.1.Брожение
- •3.7.2.Типовые процессы сельскохозяйственного производства. Фотосинтез
- •Выводы:
- •Вопросы для повторения
3.6.5.Электрохимические процессы
Электрохимические процессы относятся к такой науке, как электрохимия, которая рассматривает и изучает процессы превращения химической энергии в электрическую и электрической в химическую. А поскольку электрический ток связан с перемещением электрических зарядов, в частности электронов, то основное внимание в электрохимии сосредоточено на реакциях, в которых электроны переносят от одного вещества к другому. Такие реакции в химии называются окислительно-восстановительными.
Протекание электрического тока, используемого в том числе и в электрохимических процессах, осуществляется по проводникам двух типов. К первому типу из них относятся электронные проводники или проводники первого рода, поток зарядов, в которых представляет собой поток электронов. Вследствие этого в электронных проводниках не существует переноса вещества. К ним относятся металлы. Ко второму типу относятся электролитические проводники или проводники второго рода, которые являются электролитами. Поток зарядов в электролитическом проводнике обеспечивается перемещением ионов, т.е. в данном случае уже происходит перенос вещества. В качестве электролитов могут быть как чистые вещества (например, расплавы солей), так и водные растворы кислот, солей и оснований.
Примерами перехода химической энергии в электрическую могут служить гальванические элементы, предназначенные для однократного электрического разряда: непрерывного или прерывистого. После разряда они теряют работоспособность. Разновидностью гальванических элементов являются аккумуляторные батареи, например свинцовый аккумулятор. В отличие от гальванических элементов, работоспособность аккумулятора после разряда можно восстановить путем пропускания через него постоянного тока от внешнего источника.
Процессы же превращения электрической энергии в химическую называются электролизом.
Ниже рассмотрим оба процесса более подробно.
Среди химических источников электроэнергии широкое распространение получили в последнее время, топливные элементы. Для их создания используются самопроизвольные окислительно-восстановительные реакции.
3.6.6.Электролиз
Пропускание постоянного электрического тока через электролит, приводящее к протеканию химических реакций, которые в обычных условиях самопроизвольно не идут, называется электролизом. Согласно ионной теории электролиза, прохождение постоянного электрического тока через электролит осуществляется с помощью ионов.
На электродах, подводящих электроток, происходит перенос электронов к ионам либо от них. При этом, в электрическом поле положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательно заряженные – анионы, движутся к аноду. На катоде происходит восстановление, на аноде – окисление ионов или молекул, входящих в состав электрона.
Электролиз нашел широкое промышленное применение: извлечение и очистка металлов, нанесение гальванических покрытий, анодирование и получение многих веществ.
Электролизом получают также алюминий, цинк, частично медь идр. металлы.
Медь, цинк и др. металлы можно очистить с помощью электролиза. Такой процесс называется рафинированием.
Нанесение покрытия (электроосаждение) осуществляется на катоде. Катод в этом случае погружается в электролит, содержащий ионы электроосаждаемого металла. В качестве же анода используется электрод из того металла, которым наносят покрытие.
Метод электроосаждения включает гальваностегию – нанесение покрытия толщиной 5-50 мм, и гальванопластику – получение сравнительно толстых, но легко отделяющихся слоев.
Гальваностегию используют для защиты изделий от коррозии, повышения их износостойкости, придания им способности отражать свет, электропроводности, термостойкости, антифрикционности и др. свойств, а также для декоративной отделки.
Гальванопластика позволяет получать копии, воспросизводящие мельчайшие подробности рисунка или рельефа поверхности.
Анодирование или анодное оксидирование – это образование на поверхности металла слоя его оксида при электролизе. Этому процессу обычно подвергают сплавы на основе легких металлов. Покрываемые слои оксидов могут быть тонкими, или барьерными (менее 1 мкм), и толстыми – фазовыми, или эмалеподобными (десятки и сотни мкм). Структуры и химический состав оксидов зависят от природы металла, электролита и условий процесса. При этом, на одном и том же металле можно получать фазовые оксиды с разной структурой, а, следовательно, и с различными свойствами (твердость, окраска, электрическая проводимость т.д.). Тонкие слои используют в основном в радиоэлектронике. Фазовые слои защищают главным образом металл от коррозии, обеспечивают износостойкость изделий, образуют прозрачные или цветные декоративные покрытия.