Elektr oʻtkazuvchanlik Arrenius va Debay-Gyukkel nazariyalarini tushuntiring

Elektr oʻtkazuvchanlik

1.Arrenius va Debay-Gyukkel nazariyalarini tushuntiring.

1887-yil Arrenius elektrolit eritmalarininng elektr tokini o`tkazish xossasini o`rganib elektrolitik dissotsilanish nazariyasini yaratdi.unga ko`ra:

Har qanday elektrolit suvli eritmada yoki suyuqlanmada musbat va manfiy zaryadli ionlarga ajraladi: (kat)N(An)M→N⁺(kat)+M^-(An)

elektrolit→ kation +anion

Musbat zaryadli- kation(elektr toki manbaining manfiy zaryadli qutbi- katodga tortiluvchi ion)bularga misol qilib H⁺ NH₄⁺ va barcha metallarning ionlar misol bo`ladi.

Manfiy zaryadli ionlar- anion (elektr toki manbaining musbat zaryadli qutbi-anodga tortiluvchi ion)deb ataladi. Bu ionlarga OH^- va barcha kislota qoldig`ilarni misol qilishimiz mumkin. Shundab so`ng Arrenius elektrolitik dissotsilanish uchun quydagi taxminiy nazaryalarni yaratdi:

elektrolit eritmalarda uning molekulalari ionlarga ajraladi.

elektrolitlar suvli eritmalarining elektr o`tkazuvchanligi eritmadagi ionlarning umumiy konsentratsiyasiga to`g`ri proporsio-nal.

elektrolitik dissotsiatsiyalanish jarayoni qaytardir.

1923-yilda Debay va Gyukkel lar birgalikda kuchli elektrolitlar bo`lgan suyultirilgan eritmalarining elektrostatik nazariyasi elektrolitning o`rtacha aktivlik koeffitsiyentini hamda kuchli elektrolitlar bo`lgan ertimaning elektr o`tkazuvchanligini nazariy hisoblashga imkon berdigan hamda ion kuchi qoidasini nazariy asosladi. Lekin ularning nazariyasi ham taxminlarga asosangan edi. Bu taxminlar quydagilardan iborat edi.

Ular ionlarni matematik nuqtalar deb faraz qildi va suyultirilgan eritmalarda ionlar hisobga bo`lmas ham bo`ladi degan taklifni berishdi.

Bolsman taqsimot qonuni faqat suyuktrilgan eritmalar uchun qo`llaniladi.

Elektrostatik ta`sir markaziy ion va markaziy ion atrofidagi ionlarning tasirlashuvi hisobiga yuzaga keladi.

Markaziy ion atrofidagi ionlarning zaryadi markaziy ion zaryadiga teng va qarama –qarshi zaryad saqlaydi.

Debay va Gyukkel kashf qilgan nazaryadan z₊ va z_- zaryadili ionlarning aktivligini hisoblab topish mumkin : lgγ±=-│z_-*z₊│A va bu yerda ionlarning aktivligi uning ion kuchiga bo`gliqligini ko`rsatadi.

I=² yani ionning zaryadini uning eritmadagi konsentratsiyasiga ko`paytmasining yarmiga tengligini ko`rsatadi. Debay-Hyukkel tenglamasini faqat juda suyultirilgan eritmalar uchun qollash mumkin va ushbu tenglama Debay-Hyukkelning chegaraviy, ya’ni cheksiz suyutirilgan eritma qonunini ifoda-laydi. Debay-Hyukkelning chegaraviy qonuni ion kuchi qoidasini nazariy asoslab beradi: elektrolitning o`rtacha aktivlik koeffitsiyenti cheksiz suyultirilgan eritmada doimiy kattalik bo`lib, eritmadagi boshqa elektrolitlarning tabiatiga bog`liq emas.

2. Elektrolit eritmalarning termodinamik xossalari qanday ifodalanadi?

Kuchli elektrolit uchun dissotsiatsiyalanish konstantasi konsentratsiyaga bog`liq, chunki ionlar ko`p bolsa dissotsiatsiyalanish ham yuqori bo`ladi. Ion bog`li birikmalar elektrolit dissotsiatsiyalanish yuqori bo`ladi. Bunday moddalarga tuzlarni misol qilishimiz mumkin. Tuzlarni qutibli erituvchi suvda eritsak suv ham eritmaga yetarlicha solvatlangan ionlarni chiqaradi shunga ko`ra bunday eritmalarda dissotsiatsiyalanish oxirigacha bordi deb tassavur qilinadi.

3. Dissotsiatsiyalanish darajasi qanday usullarda aniqlanadi?

Arrenius nazaryasiga ko`ra eritmaga solingan moddalar ionlarga ajraladi deb hisoblaydi, shu ionlarga ajralish darajasini dissotsiatsiyalanish darajasi deb qaraladi va uni α deb belgilaydi. Uni yopish uchun ionlarga ajralganlarni molekula miqdorining jami ionlar molekula miqdoriga yig`indisiga bo`linmasi beradi. U nol(0) va bir (1) orasida bo`lishi mumkin ba’zi xollarda u foizlarda ifodalanadi. Dissotsiatsiyalanish darajasi tashqi sharoitlar – harorat va eritma konsentratsiyasiga ham bog`liq. Arrenius dissotsiatsiyalanish darajasini hisoblashning bir necha usullarini ko`rsatib berdi.ularning Birinchi usul α ning osmotik koeffitsiyent bilan bog`liqligiga asoslangan bo`lib, eng sodda 1-1 turdagi binar elektrolitlar uchun Har qanday elektrolitning dissotsiatsiyalanish darajasi bilan osmotik koeffitsiyent orasidagi bog`liqlik uchun Arrenius quyidagi i=1+(v -1) α tenglamani ifodalab berdi.

Arrenius α ni hisoblashning ikkinchi mustaqil usulini ham taklif qildi. Bunda α ni eritmalarning elektr o`tkazuvchanliklari orqali aniqlash mumkinligi ko`rsatildi.

4. Solishtirma va ekvivalent elektr oʻtkazuvchanliklar eritmaning konsentratsiyasiga qanday bogʻlangan?

Solishtirma qarshilikka teskari bo`lgan kattalik solishtirma elektr o`tkazuvchanlik (æ) deyiladi. U yuzasi 1 sm² va 1sm masofada joylashtirilgan 2 ta parallel elektrodlar orasidagi 1sm³ hajmli eritmaning elektr o`tkazuvchanligiga teng bo`ladi: æ= kuchli elektrolitning solishtirma elektr o`tkazuvchanligi elektrolitning konsentratsiyasiga va ionlar-ning harakatchanligiga bog`liq. Eritmaning solishtirma elektr o`tkazuvchanligi æ=z<sub>i</sub>C<sub>i</sub>F(u<sub>+</sub>+v<sub>-</sub>) kelib chiqadi. Unga ko`ra solishtirma elektr o`tkazuvchanligi konsentratsiyasiga va ionlar harakatchanlikka bog`liq . Konsentratsiya yuqori bo`lsa eritma tarkibidagi ionlar harakatchanligi kamayib boradi va shu kamayish oqibatida solishtirma elektr o`tkazuvchanlik ham maksimum nuqtasigacha chiqadi.

• 
  Eritma o`ta to`yingan, konsentratsiyasi o`ta yuqori bo`lgan eritmada ionlar o`tasidagi harakat juda sust bo`ladi shu sababli eritmaning solishtirma elektr o`tkazuvchanligi qiyinlashadi, shu eritmaning konsentratsiyani kamaytirsak eritmaning solishtirma elektr o`tkazuvchanligi ortadi.
  
• 
  Konsentratsiyasi past bo`lgan eritmada ionlar orasidagi harakat sust boladi, shu sababli eritmaning solishtirma elektr o`tkazuvchanlik qiyinlashadi, shu eritmaning konsentratsiyasini oshirsak eritmaning solishtirma elektr o`tkazuvchanligi ham ortadi.
  

Kuchsiz elektrolirlar uchun esa solishtirma elektr o`tkazuvchanlikni hisoblash formulasi o`zgaradi. Kuchsiz elektrolit eritmasining konsentratsiyasi uning dissotsatsiyasiga bog`liq bo`ladi.C_i= qiymatini solishtirma elektr o`tkazuvchanlik formulasiga qo`ysak

æ=z_i·_i= z_i Kuchsiz elektrolit eritmalarida ionlarning konsentratsiyasi kam, orasidagi masofa esa katta bo`lganligi sababli ionlararo elektrostatik ta`sirlar bo`lmaydi. Shuning uchun ionlarning harakatchanligi eritmaning konsentratsiyasiga bog`liq emas. Solishtirma elektr o`tkazuvchanlik ga bo`gliq. Eritmaning konsentratsiyasi ortib borishi bilan ning qiymati ham ortib boradi unga proporsional miqdorda esa solishtirma elektr o`tkazuvchanlik ham ortib boradi.

Disotsatsiyalanish darajasiga bog`liq bo`lgan eritmalarning elektr o`tkazuvchanligini ifodalash uchun ekvivalent hamda molyar elektr o`tkazuvchanlik tushunchalari kiritilgan.

Ekvivalent elektr o`tkazuvchanlik λ=

Molyar elektr o`tkazuvchanlik μ= orqali topiladi.

• 
  Kuchli elektrolitlarda Eritmaning konsentratsiyasi ortishi bilan ionlar harakatchanligi va ekvivalent elektr o`tkazuvchanlikning kamayishiga olib keladi.
  
• 
  Kuchsiz elektrolitlarda eritmannig konsentratsitasi ortishi ekvivalent elektr o`tkazuvchanlik kamayadi.
  

Demka solishtirma elektr o`tkazuvchanlik konsentratsiyaga tog`ri proporsional, ekvivalent elektr o`tkazuvchanlik konsentratsiyaga teskari proporsional.
5. Birinchi va ikkinchi tur oʻtkazgichlar qanday oʻtkazgichlar?
Birinchi tur o`tkazgichlarda, ya’ni metallarda, elektr toki elektronlarning manfiy qutbdan musbat qutbga o`tkazgich bo`ylab yo`nalgan harakati natijasida tashib o`tiladi. Ikkinchi tur o`tkazgichlar – elektrolit eritmalarida esa, elektr toki ionlarning harakati tufayli tashib o`tiladi. Anionlar elektr maydoni ta’sirida musbat zaryadlangan elektrodga – anodga, kationlar esa manfiy zaryadlangan elektrodga – katodga harakat qiladilar.
6. “Cheksiz elektr oʻtkazuvchanlik” tushunchasi qanday maʼnoni anglatadi?

7. Ostvaldning suyultirish qonunini keltirib chiqaring.
Kuchsiz elektrolitlar uchun dissotsatsilanish darajasi va konsentratsiyasi orasidagi bog`lanishni Osvald aniqlagan. Biz kuchsiz elektrolit eritmasi uchun sirka kislotasini olamiz. Uning dissotsatsiyalanishi quydagicha boradi:

CH₃COOH=H⁺+ CH₃COO^- eritmadagi ionlar va dissotsatsiyalanmagan kislotaning miqdorlari quydagicha: [H⁺]=^.C [CH₃COO^-]= ^.C [CH₃COOH]=(1-)^.C

Bu ifodalarni K_disga qo`ysak quydagicha tenglama beradi.

K_dis===C kuchsiz elektrolit eritmasi uchun esa 1-=1 tengligidan foydalanib kuchsiz elektrolit eritmasi dissotsatsiyalanishi juda kichik bo`ladi uni ulushlarda olsak va birdan ayirsak deyarli o`zgarishsiz qoladi.

K_dis=²C Ostvaldning suyultirish qonuni kelib chiqadi.

Agar =^e ga tengligidan C= ekanligidan foydalanib yuqoridagi tenglamani

^∞ o`zgartiramiz.

Ostvaldning suyultirish qonuni formulasini solishtirma elektr o`tkazuvchanlik orqali ifodalanishi.

8. Elektr oʻtkazuvchanlik koeffitsiyenti deganda nimani tushunasiz?

Kuchli elektrolitlarda f=^e elektr o`tkazuvchanlik koeffitsiyenti deyiladi.

^∞

Kuchli elektrolitlar konsentrlangan eritmalarda ham yuqori λ ga ega. Konsentratsiya ortishi bilan λ ning qiymatlari ionlar harakatchanligining kamayishiga bog`liq ravishda kamayadi.

Kuchsiz elektrolitlar eritmalarida ionlar aro ta’sirlar kuchsiz bo`ladi va har qanday konsentratsiyada ionlar bir-biridan erkin harakatlanadi. Kuchsiz elektrolitlar uchun =f(C) bog`liqligi amalda dissotsiatsiyalanish darajasining o`zgarishi bilan ifodalanadi:=<sup>e

∞</sup>

9. Kuchsiz elektrolitning dissotsiatsiyalanish konstantasi qanday aniqlanadi?

Kuchsiz elektrolitning eritmada ionlarga ajralishi dissotsiatsiyalanish ga bog`liq ravishda ajraladi. Dissotsiatsiyalanish konstantasi- hosil bo`lgan ionlar ko`paytmasini eritmada qolgan modda konsentratsiyasiga bo`linadi.

K_dis===C

10. “Qiyin eruvchan tuzning eruvchanligi” va “eruvchanlik koʻpaytmasi” tushunchalari qanday maʼnoni anglatadi?

Qiyin eruvchan tuz sifatida biz CaSO₄ ni olsak. Bu tuzni erituvchiga solsak quydagi ikki jarayon ketadi.V₁=k₁[CaSO₄] CaSO₄ ionlarga ajrala boshlasa bir vaqtda bu jarayonga teskari V₂=k₂[Ca²⁺][SO₄^{2 -}] Ca²⁺ va SO₄^{2 -}ionlari birikishi ham sodir bo`ladi. Ikkaki jarayon tenglashsa muvozanatga keladi. k<sub>1</sub>[CaSO<sub>4</sub>] = k<sub>2</sub>[Ca<sup>2+</sup>][SO<sub>4</sub><sup>2 -</sup>] CaSO<sub>4</sub> tuzi qiyin eriydigan tuz bo`lganligi uchun CaSO₄ ning konsentratsiyasini deyarli o`garmadi deb olsakda tenglamaning chap tomonini EK( eruvchanlik ko`paytmasi) EK=[Ca²⁺][SO₄^{2 -}] kelib chiqadi. Demak EK=[A⁺][B^-] ko`rinishida ifodalasak bundan quydagi xulosalar kelib chiqadi.

• 
  Ayni eritmadagi ionlar konsentratsiyasi ko`paytmasi [A<sup>+</sup>][B<sup>-</sup>] shu AB moddaning EK sidan katta bo`lsa cho`kma tushadi.
  
• 
  Agar ionlar ko`paytmasi [A<sup>+</sup>][B<sup>-</sup>] shu modda Eksidan kichik bo`lsas cho`kma tushmaydi. EK si qanchalik kichik bo`lsa shu modda suvda shunchalik oz eriydi.
  

Oz eriydigan elektrolitlarning to`yingan eritmasidagi ionlar konsentratsiyalari ko`paytmasi o`zgarmas miqdordir. Shu o`zgarmas miqdor Eruvchanlik ko`paytmasi (EK) deyiladi.

Qiyin eruvchan tuzning eruvchanligi:

CaSO₄↔ CaSO₄→[Ca²⁺][SO₄^{2 -}]

Cho`kma X X X EK=X<sup>2</sup> ga teng bo`ladi. X=

X-Eruvchanlik deyiladi.