Elektrokimyoviy jarayonlar

Elektrokimyoviy jarayonlar

Elektrokimyoviy jarayonlar
Elektrkimyo fani elektr energiyalar manbayi bo‘la oladigan oksidlanish- qaytarilish jarayonlarini yoki elektr toki ishtirokida sodir bo‘ladigan ok­sidlanish-qaytarilish reaksiyalarini tadqiqot etadi. Elektrkimyo jarayonlari metallar, ionlar va elektrolitlar vositasida amalga oshadi.
Har qanday metall o ‘ziga xos strukturaga ega, uning kristall panjara tugunlarida metall ionlari joylashgan bo‘lib, ular oralig‘ida hamma ionlar uchun umumiy bo‘lgan elektronlar quyidagi tenglama bilan ifodalanadigan muvozanat vaziyatida bo’ladi:
Me⁰ ⇄ M⁺ⁿ + nē
Agar metall plastinkani suvga botirilsa, plastinka yuzasidagi metall ion­larining qandaydir qismi qutbli suv molekulalari ta’sirida gidratlangan ionlar holida eritmaga o’tadi:
Meⁿ⁺ + mH₂O ⇄ Meⁿ⁺ • mH₂O
ikkala tenglamani umumlashtirgan holda
Me° + mH₂O ⇄ [Me(H₂O)_m]ⁿ⁺ + nē
yozish mumkin. Bu jaray on metallning elektron yo’qotishi — oksidlanishi va gidratlangan metall ionlari elektronlarni o’ziga biriktirib plastinka yuzasida metall­ning qaytarilishi bir vaqtning o’zida yuz beradi.
Metallning muvozanat elektrod potensiali

Muvozanat vaziyatida eritmaga qancha metall ion­lari o’tgan bo’lsa, shuncha miqdorda ular eritmadan plastinka yuzasiga qaytib o’tadi, shunday vaziyatda dinamik muvozanat qaror topadi. Natijada metallning yuza qatlamida manfiy zaryad, shu zaryad eritmadagi musbat zaryadlangan metall ionlarini o’ziga tortib turishi natijasida metall bilan eritma chegarasida qarama- qarshi zaryadlardan tashkil topgan qo‘sh elektr qavat paydo bo’ladi.
Agar shunday plastinkani suvga emas, shu metallning tuzi eritmasiga tushirilsa, eritmadagi ionlarning bir qismi metall yuza qatlamida to‘planadi va plastinka yuzasida musbat zaryad paydo bo‘ladi, u eritmadan tuzning manfiy zaryadlangan anionlarini tortib turadi, yana faqat ishoralari teskari bo‘lgan juft elektr qavat paydo bo’ladi.
Eritmaga tushirilgan plastinkani elek­trod deb, metall-eritma chegarasida paydo bo’lgan potensialni metallning muvozanat elektrod potensiali deb ataladi.
Standart vodorod elektrodi
Vodorod elektrod
Metallning standart elektrod potensiali metall plastinkasi bilan konsentratsiyasi 1 mol bo’lgan shu metall tuzi eritmasi chegarasida standart sharoitdagi potensialiga teng bo’ladi. Elektrod potensialining qiymatini to‘g‘ridan-to‘g‘ri o’lchab bo’lmaydi, uning kattaligini bironta standart elektrodga nisbatangina aniqlash mumkin. Shu maqsadda potensiali o’lchanishi kerak bo’lgan element bilan standart elektroddan galvanik element tuziladi va uning elektr yurituvchi kuchi EYUK o’lchanadi.
Standart elektrod sifatida potensiali nolga teng deb qabul qilingan vodorod elektrod olinadi ( 2-rasm). Vodorod elek­trod sulfat kislotaning 1 normal eritmasiga tushirilgan kukun holdagi platina bilan qoplangan platina elektroddan iborat. Bu elektrodga toza vodorod oqimi 101,325 kPa bosim ostida yuboriladi. Elektrodda platina kukuni katalizatorligida H₂ molekulasi atomlarga parchalanadi va shu elek­trod yuzasida kislota eritmasidagi H⁺ ioni orasida muvozanat qaror topadi: H ⇄ H⁺ + ē. Demak, bu elektrodda vodorodning oksidlanishi (H⁺) va uning qaytarilishi kuzatiladi (bu jarayonda platina ishtirok etmaydi, u faqat atomar vodorod hosil qilishdagina qatnashadi).
Metalllarning elektrod potentsiallarini o’lchash
Vodorod elektrod boshqa elementlaming elektrod potensialini o’lchash uchun zarur:
Vodorod elektrod yordamida metallning elektrod poten­sialini o’lchash uchun yig’ilgan qurilma
Vodorodga nisbatan aktiv metallarning potensiallari manfiy zaryad bilan, unga nisbatan passiv bo’lgan metallarniki musbat zaryad bilan belgilanadi. Metallning ionlanish energiyasi kichik va gidratlanish energiyasi katta bo’lgan sari metallning oksidlanishi oson sodir bo’ladi. Shu bilan birga, musbat zaryadlangan aktiv metall ioni qanchalik oson elektron yo‘qotgan bo’lsa, shunchalik ionning oksidlovchilik xossasi kichik bo’ladi.
Shu sababli, ishqoriy metallarning qaytaruvchilik xossalari yuqori, elek­trod potensiallari kichik, ionlarining oksidlovchilik xossalari zaif bo’ladi. Ularning ionlarini faqat suvsiz sharoitda elektr toki vositasida qaytarish mumkin.
Aksincha, kumush, oltin va platina kabi metallarning ionlanish potensial­lari, elektrod potensiallari yuqori; qay­taruvchilik xususiyatlari zaif bo’lgan ion­larining oksidlovchilik xossalari ham nis­batan yuqori bo’ladi. Ularning ionlari elektrod potensiallari kichikroq bo’lgan metall atomlarini oksidlashi mumkin:
Fe + 2AgNO ₃ = Fe(NO₃)2+ 2Ag
Xulosa
Xulosa qilib aytganda, sistemaning oksidlanish-qaytarilish potensiali qanchalik katta bo’lsa, metallning oksidlangan shakli shunchalik kuchli ok­sidlovchi xossaga ega bo’ladi. Elektrod potensial elektronlaming eritmaga o’lishga intilish jarayonining nisbiy o’lchami bo’ladi. Shu sababli, bu jarayonlarni oksidlanish-qaytarilish emas, oksidlanish potensiali deb atash o ‘rinli bo’lar edi va shu bilan birga, umumiy jarayonni esa oksidlanish- qaytarilish muvozanati, sistemasi va hokazo deb atash kerak.
Metallning valentligi o ‘zgaruvchan bo’lsa, oksidlanish-qaytarilish potensiallari ham ularning tegishli oksidlanish darajalari uchun belgilana­di, masalan: