Кимё” кафедраси мудири доц. Ҳ. Т авезовга 5140500 Кимё таълим йўналиши 1-ким-18 гуруҳи талабаси

3.1 Voltametriya

Potensiometriya usuli voltametriya usulining xususiy holidir .Voltametriya usuli tok kuchi doimiy bo’lganda potensial o’lchashga asoslangan.Voltametriyada E=f(c) (bu yerda E-elektrod potensiali c-konsentratsiya;I tok kuchi)funksiya o’rganiladi.Potensiometriyada esa E=f(c)_i=o funksiya o’rganiladi, ya’ni potensiometriyada elektrodlarda tok berilmaydi(i=0).Agar elektrodga kichik qiymatli tok kuchi berilsa bu usul voltametriya (IYUPAK)yoki tok ishtirokidagi potensiometriya deb yuritiladi.Agar elektrodlardan biri qutblansa,bu usul bitta qutblangan elektrodli voltametriya deyiladi.Qutblanish katod toki(-) yoki anod toki (+) bo’yicha bo’lishi mumkin.Agar taqqoslash elektrodi o’rnida ham qutblangan elektrod ishlatilsa bu usul ikkita qutblangan elektrodli voltametriya deb ataladi.Voltametriya usuli qaytmas oksred juftlarni tekshirish uchun qulay usul hisoblanadi.Tok tasiridan yetarlicha qaytar bo’lmagan juftlarning qaytarligi ortadi.Bu usul,ayniqsa titremetrik analizda muhim ahamiyatga ega.Qaytmas juftlarning voltametrik titrlaganda potensial sakrashi potensiometrik titrlashdagiga qaraganda ancha katta bo’ladi.Bu usul adabiyotlarda bitta yoki ikkita qutblangan elektrodli potensiometrik titrlash deb ham yuritiladi.

10.rasm voltametriya uchun qo’llaniladigan qurilma.

Voltametriya usulida potensiallar aniqlanadi. Nernst tenglamasi orqali tushuntirishning soddaroq varianti – osmotik nazariya deb ataladi. Bu nazariya bo’yicha o’zining ionlarining eritmasiga yoki suvga tushirilgan metall eritmaga zaryadlangan ionlar bera boshlaydi (panjara o’zining ionlariga ega bo’lib, ular orasida elektronlar bo’ladi). Metall ionlarini eritmaga o’tishga bo’lgan intilishini Nernst metallarning elektrolitik erish uprugosti deb nomladi va (P) bilan belgiladi (bug’lanish uprugostiga monand tarzda). Metall plastinkasi o’z ionlarini eritmaga yuborib, o’zi manfiy zaryadlanadi. Chunki metall ionlarini eritmaga o’tkazganda, elektronlar uning sathida to’planadi va manfiy zaryadlaydi. Natijada metallva eritma sath chegarasida qo’sh elektr qavati hosil bo’ladi (yassi kondensator). Eritmaga o’tgan musbat zaryadlangan ionlar va manfiy zaryadlangan metall plastinkasi orasida elektrik tortilish vujudga keladi. Bu jarayonni yana davom etishiga yo’l qo’ymaydi. Oqibatda metall va eritmaning bir-biriga tegib turgan chegarasida qo’sh elektr qavati hosil bo’lib, potentsiallar skachogi vujudga keladi. Metall va eritma orasida potentsiallar farqi hosil bo’ladi. Bir-biriga tegib turgan metall va suyuqlik sathlarida vujudga keladigan potentsial elektrod potentsiali deyiladi. Metall o’z tuzilishiga va metalldagi atom – ion orasidagi bog’ mustahkamligiga bog’liq tarzda atom-ion holatidan ionlar eritmaga o’tish qobiliyati bir xil bo’lmaydi. Boshqa tomondan ionlar eritmadan metall sathiga o’tishga intiladi. Bu intilishni Nernst ionlarning osmotik bosimi deb ataydi va () bilan ifodalaydi. Eritmadagi ionlarning osmotik bosimi eritma kontsentratsiyasiga to’g’ri proportsional:



Shunday qilib, M/eritma sathlar chegarasidagi potentsiallar skachogi eritma kontsentratsiyasiga va metall tabiatiga bog’liq. Bu holatni Nernst ushbu tenglama bilan ifodalaydi:

4. Polyagrafiya

Elektrokimyoviy tahlilning yana biri polyarografiyadir.Polyarografik usul suyultirilgan eritmalarda tok kuchining kuchlanishga bog’liqligini o’rganishga asoslangan. Demak, potentsiometriyada sistemaga tashqaridan tok berilmasa, polyarografiyada tashqaridan tok berilishi shart.

Fon sifatida Na₂SO₄ kabi I - gurux metalllarining yaxshi eruvchan tuzlarini olish mumkin. Agar tashqaridan berilayotgan kuchlanishni o’zgartirib (qarshilik yordamida) voltmetr bilan o’lchab borsak, milliampermetrning o’zgarib borishi kuzatiladi. Tok kuchi J ning qarshilikka ga bog’liqlik grafigi polyarizatsion egri chiziq yoki polyarogramma deyiladi

Agar eritmada faqat Na₂SO₄ suvli eritmasi bo’lsa, O’ ni o’zgartirish bilan quyidagi grafikni olish mumkin.

Grafikda to 1,7V gacha egri chiziqning bir xilda o’sib borishi, xali eritmada elektroliz boshlanmaganligini ko’rsatadi. 1,7V dan so’ng egri chiziqning birdan ko’tarilishi tok kuchini ortishi elektroliz boshlanganligidan dalolat beradi. Ammo eritmadan elektrodga Na⁺ ioni ajralib chiqa boshlaydi degani emas. Chunki Na, K, Li kabi metalllarni ion xolda metallga o’tkazish uchun 2V dan ko’proq kuchlanish kerak. Bu tok kuchining ortishi, eritmadagi H⁺ ionining qattiqligiga bog’liq. Demak katod reaktsiyasi:

N⁺ + e  N

N + N  N₂ ko’rinishda bo’ladi.

Agar shu Na₂SO₄ eritmasiga ozgina eritmasidan ZnSO₄ qo’shib kuchlanish E ni boshqatdan noldan boshlab oshirsak, quyidagi egri chiziqni olish mumkin (1), kontsentratsiyasini oshirsak (2), agar Zn⁺⁺ o’rniga Fe⁺⁺ qo’shsak (3) egri chiziqlarni olish mumkin.

Odatda bu egri chiziqlar polyarografik to’lqinlar deyiladi. Elektrokimyodagi polyarografik usulni birinchi bo’lib, 1922 yil Chexiya olimi Yaroslav Geyrovskiy kashf etgan. Elektrokimyo usullari ichida eng yoshi polyarografik usul bo’lishiga qaramay, xozirgi kunda u fizik-kimyoviy usullarning eng ko’zga ko’ringan bo’limiga aylanmoqda. Masalan: polyarografik usul bilan ionlarning, moddalarning sifat va miqdoriy tahlili, organik moddalarning tautomeriyasi, geometriyasi, konfiguratsiyasini o’rganish mumkin. Kompleks birikmalarning turg’unlik konstantasini o’rganish mumkin. Elektrod reaktsiyalarining konstanta tezliklari, polimerlanish reaktsiyasining kinetikasini o’rganishda ham polyarografiyadan foydalanish mumkin. Umuman, polyarografik usulda tez-tez elektrodni yangidan tayyorlamaslik uchun xar doim o’z sirtini almashtirib turuvchi simobdan foydalaniladi.

Bunda ham oldingi misol bo’lsa katod reaktsiyasida:

Zn⁺⁺ + e  Zn

Hg + Zn  HgZn

Odatda, 2V gacha elektrolizga uchramaydigan metall tuzlarining eritmasi: masalan, Na₂SO₄ , KCl indefferent elektrolit yoki fon deyiladi. SHu indefferent elektrolit ioniga tushurilgan aniqlanuvchi modda depolyarizator deyiladi. Oldingi misolimizda Zn- depolyarizator, Na₂SO₄- fondir.

Polyarografik to’lqin 3ga bo’linadi.

 D1 J S1 v1 a1  E	(a-dan v-gacha bo’lgan masofa qoldiq tok, v-s gacha bo’lgan masofa to’lqin uzunligi polyarografik to’lqin, s dan d gacha bo’lgan masofa to’yingan (predel) tok deyiladi.
Polyarogrammadagi to’lqin uzunligi bilan belgilanib moddalarning kontsentratsiyasiga to’g’ri propor-tsionaldir. Miqdoriy tahlil polyarografik to’lqinlarni kalibrovka qilib olinadi	h C, mol

Noma’lum eritmadagi ionning qandayligini va uning kontsentratsiyasini topish lozim bo’lsin. Eritmani polyarografiya qilamiz va E_1/2 = - 0,68V chiqdi. Bu Sa⁺⁺ ioniga xosdir. Endi miqdorini bilish uchun kalibrovkaga qo’yamiz. Demak, to’lqin balandligi kontsentratsiyaga bog’liq.

Agar eritmada bir necha xil ionlar bo’lsa, masalan idish ichidagi eritmada Cd⁺⁺, Zn⁺⁺, Co⁺⁺ ionlari bo’lsin; eritmada nechta ion bo’lsa,, to’lqin shuncha bo’ladi:

Cd⁺⁺=0,6 , Zn⁺⁺=-1,06 , Co⁺⁺=-1,2

Polyarizatsiyani aniqlash sxemasi.

O’tayotgan tok ampermetr bilan o’lchanadi. Elektrodlar kuchlanishi Voltmetr bilan o’lchanadi. Parchalanish kuchlanishining grafik ko’rinishi:

Elektrodga berilgan tashqi kuchlanish (E) ortishi bilan yacheyka orqali tok o’tadi (bu qoldiq tok). Tashqi kuchlanishni keyingi ortishi tok kuchini keskin ortishiga olib keladi. U kuchlanishga proportsional tarzda ortadi. Parchalanish kuchlanishining qiymati elektroliz mobaynida ajralgan maxsulotlar tabiatiga bog’liq. Misol uchun kislorodli kislotalar va ishqorlar parchalanish kuchlanishi  teng (1,76V). CHunki xar ikkalasida ham elektroliz mobaynida elektrodlarda vodorod va kislorod ajraladi. Binobarin bitta vodorod-kislorod zanjiri hosil bo’ladi. N Tashqi EYuKga qarshi Pt_(H2)⁺  kislota yoki ishqor eritmasi  Pt_(O2)^-Elektrolizni normal sodir bo’lishi uchun

elektrodlarga galvanik element EYuK teng tashqi EYuK berilishi kifoyadektuyuladi. Biroq aslida parchalanish kuchlanishi polyarizatsiya EYuKdan katta bo’ladi.

Parchalanish kuchlanishi va tegishli galvanik element EYuK orasidagi farq o’ta kuchlanish deyiladi.Misol, kislorodli kislotalar eritmasining parchalanish kuchlanishi 1,7V; polyarizatsiya EYuK vodorod-kislorodli zanjir uchun 1,07V:

1,7-1,07=0,63V

bu o’ta kuchlanishdir.

=E_R- E₀

 - o’ta kuchlanish

E_R- parchalanish kuchlanishi

E₀- polyarizatsiya EYuK.

Tajriba yo’li bilan berilgan elektrolitlarning parchalanish kuchlanishinigina emas, balki ayrim ion uchun aloxida-aloxida kuchlanish qiymatini topish mumkin. Bu vaqtda parchalanish potentsiali o’rniga berilgan elektroddagi u yoki bu ionning ajralish potentsiali (potentsial vыdeleniya) degan termin ishlatiladi. “O’ta kuchlanish” termini ayrim elektrod protsesslariga ham qo’llaniladi.

Elektrodlarning o’ta kuchlanishi deb ionning ionsizlanish potentsiali va uning muvozanatdagi potentsiali orasidagi farq tushuniladi.

Masalan platinadagi vodorodning muvozanatdagi potentsiali 0 V ga teng. Vodorod ionining zaryadsizlanishi (potentsial razryada) silliq platinadagi 0,25V. Demak, silliq platinadagi vodorodning o’ta kuchlanishi

Ko’pchilik metalllarning ajralish potentsiali ushbu metall va uning tuzi eritmasi (ma’lum kontsentratsiyadagi) orasidagi muvozanatdagi potentsialga teng. Ya’ni metallning o’ta kuchlanish qiymati juda kichik. Fe , Co , Ni bundan mustasno. Gazlarning o’ta kuchlanish qiymati elektrod materialiga, uning satxiga, muxitga, tok zichligi (plotnost) ga (tok zichligi- satxdagi amperlar soni), xaroratga va boshqa faktorlarga bog’liq.

Polyarizatsiya (qutblanish) xodisasini Daniel-Yakobi elementida ko’rib chiqamiz.

Elektrodlarni galvanometr orqali ulasak, tok hosil bo’lganligini ko’ramiz. Bu elementning dastlabki elektr yurituvchi kuchi (EYuK) ga to’g’ri keladi.

E = _Cu - _zn = 0,34 - (-0,76) = 1,1V (agar normal elektrodlar bo’lsa). Galvanik elementni ishlash borasida elektrod potentsiallari kamayadi. Natijada EyuK ni ham pasayishi kuzatiladi. ZnZn⁺⁺+2e^- reaktsiyasi natijasida hosil bo’lgan elektronlar (+) elektrod tomon yo’naladi va mis ioni bilan to’qnashadi. Cu⁺⁺+2e^-Cu misni qaytarilishi sodir bo’ladi. SHunday qilib, galvanik elementni ishlash vaqtida Zn ionlari ortadi _Zn ham ortadi, chunki

Cu⁺⁺ kamayadi. Demak _Sg’ ham kamayadi, chunki

Demak,E = _Cu - _Zn bo’lgani uchun potentsiallar farqi ham kamayadi. Bu polyarizatsiyadir. Demak galvanik elementni ishlash borasida potentsiallar farqini

o’zgarishi polyarizatsiya (qutblanish) hodisasidir. Uni ushbu grafik bilan ifodalash mumkin:

Galvanik element ishlashi vaqtida elektrodining manfiy qiymati ortadi. _Cg’ning musbat qiymati kamayadi. Galvanik elementda polyarizatsiya xodisasi sodir bo’ladi. EYuK kamayadi. Potentsial siljishi (polyarizatsiya) galvanik element elektrodlari satxida kontsentratsiya o’zgarishi bilan sodir bo’lishi mumkin. Bu kontsentratsion yoki diffuzion polyarizatsiyadir. Polyarizatsiya elektrokimyoviy reaktsiya orqali ro’y berishi mumkin. Bu elektrokimyoviy polyarizatsiyadir. Buni tushunish uchun elektroliz protsessini ko’rib chiqaylik.CdCl₂ eritmasi bilan to’ldirilgan vannaga ikkita platina plastinkasini ozgina tushursak va ozgina potentsiallar farqini hosil qilsak. Tuzning parchalanishi sodir bo’lmaydi. Chunki zanjirda hosil bo’lgan tok tezda to’xtaydi. CHunki elektrometrik vannaning dastlabki sxemasi:

Yangi sistemaga, yangi galvanik element deb qarash mumkin. Bu galvanik element teskari yo’nalishda tok beradi.Elektrodlar orasida elektroliz natijasida vujudga keladigan EYuK polyarizatsiya EYuKi deyiladi. Bu EYuK qiymati elektrodlar potentsiallaridan keltirib chiqarish mumkin. Masalan: normal element bo’lsa,

shunday qilib:

Binobarin, tashqaridan berilayotgan tok 1,76V ga tenglashguncha elektroliz sodir bo’lmaydi.Elektrokimyoviy parchalanishni boshlab beradigan, hosil bo’lgan galvanik element EYuKiga teng bo’lgan kuchlanish parchalanish potentsiali yoki parchalanish kuchlanishi deyiladi.Parchalanish kuchlanishi shunday minimal kuchlanish qiymatiki, elektroliz maxsulotlarini ajratish uchun elektrodlarga berilgan eritma orqali beto’xtov tok o’tishiga etarli bo’lgan kuchlanishning minimal miqdori parchalanish kuchlanishidir.

Хулоса ва таклифлар

Biz yuqorida elektrodlarning potensilini hisoblash usullarini ko’rib chiqdik.Bugungi fan va texnika rivojlanib borayotgan zamonda asosan elektrkimyo soxasi ancha jadal rivojlanmoqda.Labarotoriya mashg’ulotlarini o’tkazish uchun ko’p hollarda zaharli va zararli, yonuvchan va portlovchi reaktivlar, murakkab jihozlarni ishlatishni talab etiladi. Bevosita laboratoriya ishini bajarishga kirishishdan oldin uni kompyuter yordamida vertual holatda ko’rib chiqish – reaktivlarni tejashga, xavfsizlikni ta’minlashga, o’quv jarayonini samaradorligini oshirishga olib keladi. Shu sababdan hozirda ko’plab kimyoviy vertual laboratoriyalar ishlab chiqildi. Ularning aksariyati xorijda yaratilgan. Ushbu vertual laboratoriyalarni unumli ishlatish uchun ulardan foydalanish yo’riqnomalarini o’zbek tiliga tarjima qilish va tegishli uslubiy ko’rsatmalar ishlab chiqish dolzarb vazifa bo’lib hisoblanadi.Bugungi kunda kimyoviy vertual laboratoriyalar yaratish bo’yicha O’zbekistonda ayrim izlanishlar olib borilgan. Masalan, maktab kimyo fani darsliklarining elektron variantda laboratoriya mashg’ulotlarini vieo tasma ko’rinishda berilgan. O’quvchi bu video tasmani faqatgina kuzatish bilan cheklanadi. Laboratoriya ishini sharoitlarini o’zgartirib kerakli natijalar olish imkoniyati mavjud emas. Hozirda yaratilgan kimyoviy vertual laboratoriyalar esa bunday imkoniyatlar bor bo’lib o’quvchida mustaqil fikrlash, ekstremal holatlarda ham kerakli natijalar olish imkonini beradi. Bularga misol qilib ( Crocodile chemistry 605, Химия ( 8-11 класс ) Виртуальная лаборатория, Davriy_jadval, Chemsk12, Химический калькулятор , ChemDraw Ultra 11.0 , CHEMIX 12, GaussView ,Chembalance Wiziard32 , Xumua42) dasturlarni ko’rsatish mumkin. Xulosa qilib aytganda, axborot texnologiyalarining shiddatli rivojlanishi tufayli kimyo fanlariga ham o’qitish texnologiyasiga turli xil kompyuter dasturlari kirib keldi.Yuqorida ko’rib o’tilgan usullar yordamida elektrodlar potensialini o’rganish mumkin bo’lib xizmat qiladi.Elektrodlarning potensialini hisoblash juda katta ahamiyatga egadir. Elektrokimyoni asosiy nazaryalari va qonunlarini anglay bilishi, elektrolitlarning nazariy asoslari, elektr o‘tkazuvchanlik, elektrod jarayonlari kinetikasi, metallar korroziyasining nazariy asoslarini bilishni talab etadi. Laboratoriya mashg‘ulotlarida elektrokimyoning tekshirish metodlarini o‘rganib olishi, zamonaviy asboblarda ishlay bilish malakasiga ega bo‘lishi talab etiladi. Talabalar yuqoridagi bilimlar asosida elektrokimyo fanidan dars, laboratoriya mashg‘ulotlarida o‘zlari bajargan amaliy ishlar asosida ma’lum o‘quv – amaliy ko‘nikmasini hosil qiladilar. Metodik qo‘llanmada elektrokimyo fanidan ma’ruza va laboratoriya mashg‘ulotlarini olib borish metodikasi, har bir darsda interaktiv metodlardan unumli foydalanilgan holda texnologik model va xaritalar, ilovalar ishlab chiqilgan. Mashg`ulotlarni olib borish uchun innovatsion ta`lim texnologiyalari asosida o‘qitishning usul va texnikalari qo‘llanilgan.

Фойданилган адабиётлар рўйхати

1. 
   Евстратова К.И. ва б. Физическая и коллоидная химия. М., Высшая школа, 1990.
   
2. 
   Ершов Ю.А. ва б. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М., Высшая школа, 1993.
   
3. 
   Florence A.T., Attwood D. Physicochemical Principles of Pharmacy. - Macmillan, 1988. - 485 p.
   
4. 
   Basic Physical Chemistry. Walter J. Moore. -London.1982.-711p.
   
5. 
   Даниэльс Олберти. Физическая химия. М., Мир, 1978, с.8 -10, с. 11-17.
   
6. 
   Красовский И.В., Вайль Е.И., Бозуглый В.Д.. Физическая и коллоидная химия. Киев, Высшая школа, 1983, с. 8-37.
   
7. 
   Raximov X.R. Fizik kimyo. Tashkеnt, 1984, с. 5-8, с. 63-84.
   

8. I.R.Asкarov, Yu.T.Isaеv, A.Г.Maxsumov, Sh.Qirg’izov. Organik kimyo. G’ofur G’ulom nomidagi nashriyot matbaa ijodiy uyi. Toshkеnt 2012.

9. И.И.Грандберг. Органическая химия, М.”Дрофа” 2002 г. Для студентов сельхоз. И биологическ. специальностей.

10. Ю.С.Шабаров Органическая химия. Москва. Химия. 2000 г.

11. А.А.Петров, А.Т.Трощенко, Х.В.Бальян. Органическая химия. Москва. “Высшая школа» 1987 г. Для студентов хим. технологических специальностей.

12. А.И.Артеменко Органическая химия М. «Высшая школа». 2002 г.

13. Васильев В.Л. Аналитическая химия. Ч. 1, 2. — М.. «Высшая школа», 1989. -312 с.

14. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. 5-е изд. — М., «Химия», 1973. -584 с.

15. Алексеев В.Н. Количественный анализ. 4-е изд. — М., «Химия», 1972. -504 с. 4. Жванко Ю.Н., Панкратова Г.В., Мамедова З.И. Аналитическая химия и техно-химический контроль в общественном питании. — М., «Высшая школа», 1989. -271 с.

16. Nazarov Sh.N., Aminov Z.A. Analitik ximiya. — Т., «0‘qituvchi», 1984. 352-b. 17. Физико-химические методы анализа. Под ред. В.Б.Алексовкого. — J1., «Химия», 1988. -372 с.

18. Коренман. Я.И. Практикум по аналитической химии. — Воронежь, 1986. -243 с. 8. Чариков А.К. Математичекская обработка результатов химического анализа. — JI., «Химия», 1984. -168 с.

19. Практикум по физико-химическим методам анализа. (Под ред. О.М. Петрухина.) — М., «Химия», 1987. -245 с. 1

20. Сборник вопросов и задач по аналитической химии. (Под ред. проф. Васильева В.П.) — М., «Высшая школа», 1976. -213 с. М. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия физикохимические методы анализа. — М., «Высшая школа», 1991. -256 с.

21. Fayzullaev О. Elektrokimyoviy tekshirish usullari. — Т., «0‘qituvchi», 1995. 13. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т.1. — Д., «Химия», 1976, -472 с.

22. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т. 2. — J1., «Химия», 1976, -480 с. 15. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т. 3. — JI., «Химия», 1976, -471 с.

23. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа. — М., «Химия», 1973. -536 с.