Mavzu: Galvanik elamentlar termodinamikasi mundarija kirish

1.4 Elektr yurituvchi kuch va elektroddagi jarayonlar
Agar metall suvga tushirilsa, undagi ionlar erituvchi suvning qutblangan molekulalari ta`sirida kristall panjaralaridan uzilib, suvga oʻtadi. Kationlarning eritmaga oʻtishi natijasida metall sathida ortiqcha elektronlar toʻplanib, uni manfiy zaryadlaydi. Metall sathiga yaqin turgan suyuqlik qatlamida kationlarning jamlanishi tufayli eritma musbat zaryadlanadi. Natijada plastinka sathidagi elektronlar va suyuqlik qatlamidagi kationlardan tashkil topgan qoʻsh elektr qavati vujudga keladi.

1.4.1-rasm.

Aslida elektrod, bu – bir-biriga tegib turgan ikkita oʻtkazgich, metall, (birinchi tur oʻtkazgich) va elektrolit (ikkinchi tur oʻtkazgich) dan tashkil topgan sistemadir. Sathlar orasida (masalan: eritma - metall chegarasida) potentsiallar farqi vujudga keladi. Bu elektrod potentsialidir.
Potentsial qiymati eritmadagi ionlar kontsentratsiyasiga bog`liq. Eritmadagi ionlar kontsentratsiyasi qancha yuqori boʻlsa, metalldan ionlarning eritmaga oʻtishi shuncha qiyinlashadi. Shu sababli ionlar kontsentratsiyasining ortishi bilan metall potentsialining manfiy qiymati kamaya boradi. Agar metallning kristall panjaralari juda mustahkam boʻlsa va u oʻzining tuzini saqlagan kontsentrlangan eritmasaga tushirilgan boʻlsa, ionlar metall plastinkasiga choʻka boshlaydi. Bunda metall musbat zaryadlangan boʻlib, uning atrofidagi eritma esa manfiy zaryadlanadi. Bu holda ham qoʻsh elektr qavat hosil boʻladi. Uning ichki qismi musbat, tashqi satxi esa manfiy zaryadlanadi.
Shunday qilib, metallni suvga yoki oʻzining ionini saqlagan eritmasiga tushirilsa, metall-eritma chegarasida qoʻsh elektr qavat hosil boʻladi va metall-eritma orasida potentsiallar farqi (potentsiallar skachogi-) vujudga keladi.
Nernst potentsiallar farqi- ni, metallning elektrolitik eruvchanlik qobiliyati (r) va eritmasiing osmotik bosimi (P) bilan bog``liqlik tenglamasidan keltirib chiqaradi:

(1.4.1)

Osmotik bosim (P) eritma kontsentratsiyasiga toʻg`ri proportsionaldir: , P ni qiymatini (1.4.1) tenglamaga qoʻysak:

kelib chiqadi, bundan

R, T, F, p va K- qiymatlar berilgan temperaturada, ma`lum metall va eritma uchun doimiy boʻlgani uchun, tenglamani quyidagicha yozish mumkin:

(1.4.2)

Bu qaytar elektrodlar uchun Nernst tenglamasidir. Bu formula suyultirilgan eritmalar uchun ta`lluqli. Agar aktivlik koeffitsenti 1 ga teng boʻlmasa u holda formula ushbu koʻrinishda ifodalanadi:

				(1.4.3)
Bu erda:
	-	elektrod potentsiali;
^0	-	normal elektrod potentsial boʻlib, u eritmadagi metall ionlarining aktivligi 1 boʻlgandagi potentsialni ifodalaydi;
R	-	gaz doimiyligi, 8.31 ;
T	-	absolyut temperatura;
n	-	metall atomi yoʻqotgan yoki metall ionlari qabul qilib olayotgan elektronlar soni;
F	-	Faradey soni, 96500 K,
	-	eritmadagi metall ionlari aktivligi, .

Galvanik elementning EYUKni aniqlash uchun odatda voltmetrdan foydalanib boʻlmaydi. Voltmetr zanjirga ulanganda birinchidan, uning oʻzi tok iste’mol qiladi, ikkinchidan elektrolit eritmasidagi ionlarning tartibli harakati tufayli elektrodlar atrofida ularning konsentratsiyasi ma’lum darajada oʻzgaradi. Bu elektrodlar orasidagi potensiallar farqining kamayishiga va berk elementning EYUKi ochiq element EYuKidan kichik boʻlishiga olib keladi.

Galvanik elementlarning EYUK kompensatsion usul bilan oʻlchanadi. Kompensatsion metod bilan EYUKni oʻlchash sxemasi 1.4.3-1.4.4-rasmda tasvirlangan. Oʻzgarmas tok manbai odatda akkumulyator reoxord uchlariga ulanadi. EYuK oʻlchanadigan element nuqtada va galvanometr esa harakatlanuvchi kontakt orqali reoxordga ulanadi. Akkumulyator va oʻrganilayotgan elementlar shunday ulanadiki, ulardagi toklar bir-biriga qarama-qarshi yoʻnalishda oqishi, ya’ni ularning E_akk va E_x EYuKlari oʻzaro kompensatsiyalanishi kerak.
Surgichni reoxord boʻylab, harakatlantirib, uning shunday holati topiladiki, bunda galvanometr tok yoʻqligini koʻrsatadi. Bu qismdagi potensial tushuvi tekshirilayotgan elementning EYuKga teng ekanligini bildiradi. U holda quydagi munosabatni yozishimiz mumkin:



(1.4.4)
Akkumulyatorning EYuK doimiy kattalik boʻlib, uning haqiqiy qiymati noma’lum. Shuning uchun kompensatsion oʻlchashlarda albatta etalon-EYuKi doimiy va aniq qiymatga ega boʻlgan galvaniq element talab qilinadi. Bunday element sifatida odatda Veston normal elementi ishlatiladi, uning EYuKi temperaturada quyidagi formula boʻyicha hisoblanadi:
E_H 1,0183-4·10^-5 (t-20) (1.4.5)
Uni tekshirilayotgan element oʻrniga kompensatsion qurilmaga ulanadi va Yeston normal elementning EYuKi kompensatsialashgan holda reoxordning ac_H boʻlagiga mos kelgan qarshiligi aniqlanadi. U holda
(1.4.6)
Bu tenglamani (39) tenglamaga boʻlib, tekshirilayotgan elementning EYuKini hisoblash formulasini olamiz:
(1.4.7)
ac va ac_H qism uzunliklariga mos qarshiliklar reoxord boʻyicha aniqlanadi.