Электролиз. Фарадей қонуни. Ионларнинг харакатланиш тезлиги ва уни аниқлаш усуллари

Сувнинг электролитик диссоциланиши.

Сув ҳосил қиладиган ионлар, яъни водород ва гидроксил ионлари физиологик жихатдан жуда актив хисобланади. Шунинг учун сувнинг электролитик диссоциланишини ўрганиш катта аҳамиятга эга. Сув кучсиз электролит бўлганлиги сабабли кам даражада бўлса ҳам ҳар холда диссоциланади:

Н₂О Н⁺ + ОН^-

бунда ҳосил бўлган ионлар кўп бўлмасада, физиологик таъсир кўрсатиш учун етарли миқдорда бўлади. Сувнинг диссоциланиш константаси қуйидагича ифодаланади:

[Н⁺] [ОН^-]

К = --------------------
[Н₂О]

Сувда водород иони сув молекуласи билан бирикиб, гидроксоний ионини ҳосил қилади:

Н Н +
.. +Н⁺ = ..
Н : О : Н :О: Н
.. ..

Лекин соддалаштириш мақсадида гидроксоний ионни ҳам Н+ орқали белгилаймиз.

Термодинамик жихатдан диссоциланиш константаси қуйидагича ифодаланади:
a_Н+а_ОН-
К = ----------------
а_Н2О

яъни концентрация ўрнига активликлар (а) қўйилади.

Тажрибалар абсолют тоза сувда диссоциланмаган 555 млн сув молекуласига Н+ ва ОН- ионларига диссоциланган битта молекула тўғри келишини кўрсатади. Абсолют тоза сувда диссоциланмаган молекулалар концентрацияси ўзгармас миқдор бўлгани сабабали ион кўпайтмаси ҳам ўзгармас миқдор бўлади. Демак, сувнинг диссоциланиш тенгламасини соддалаштириб, ион кўпайтмаси кўринишида ифодалаш ҳам мумкин:

К _Н2О = [Н+[ [ОН-]

Сувнинг диссоциланиш константасини аниқлаш учун химиявий тоза сув олиш керак. Одатдаги дистилланган сувни абсолют тоза деб бўлмайди. Чунки унинг таркибида ҳар хил қўшимчалар ва айниқса эриган карбонат ангидрид кўп бўлади. Карбонат ангидрид сув билан реакцияга киришиб, карбонат кислота ҳосил қилади.

Сувга ўзи билан шу сабабли одатдаги дистилланган сув нейтрал эмас, балки кислотали муҳитга эга бўлади. Абсолют тоза сувнинг диссоциланиш константаси дастлаб Колғрауш ва Гелғдвейлер (1894й.) электр ўтказувчанлик методи билан аниқлаганлар. Улар сувни махсус асбобларда тозалаб, бир неса бор хайдаш йўли билан ҳавосиз жойда абсолют тоза сув ҳосил қилганлар ва шу жойда электр ўтказувчанлиги ўлчаганлар.
Колғрашув ва Гейдвейлар маълумотига кўра сувнинг ионлар концентрацияси кўпайтмаси (диссоциланиш константаси) 22⁰Сда 10^-14га тенг:
[Н⁺][ОН^-] = К_Н2О = 10^-14

Сувнинг ионлар кўпайтмаси қийматини билган ҳода сувдаги водород ва гидроксил ионларининг концентрациясини осон ҳисоблаб топиш мумкин. Абсолют тоза сувда Н+ ва ОН- ионлар миқдори ўзаро тенг бўлади:

[Н⁺][ОН^-] = [Н⁺ ] ² = К_Н2О = 10^-14

бунда водород ионларининг концентрацияси:

[Н⁺][ОН^-] = Ö10^-14 = 10^-7

Сув молекулаларининг ионларга диссоциланиш эндотермик жараёндир:

Н₂О = Н⁺ + ОН^- + 56,9 кЖ/моль

18 г сув ионларга ажралганда 56,9 кЖ иссиқлик ютилади, аксинча 1г Н+ ионлари 17г ОН- ионлари билан бирикканда 56,9 кЖ иссиқлик чиқади:

Ле-Шетелье принципига кўра, температура кўтарилганда мувозанат ўнг томонга силжийди, яъни эндотермик реакция кучайиб, водород ва гидроксил ионларнинг концентрацияси ортади. Демак, сувнинг ионлар кўпайтмаси ҳам ортади.
6 - жадвал.