Mavzu: kirish. Termodinamikaning birinchi qonuni. Entalpiya. Termokimyo

16-MAVZU: ELEKTROLIZ VA POLYARIZATSIYA

Elektroliz jarayonini tushuntirib beruvchi qonunlar

Ionning kimyoviy ekvivalenti deb - ionning molyar massasini uning valentligiga nisbatiga aytiladi. Elektrokimyoviy ekvivalentning

matematik ifodasi Bu yerda F=faraday doimiysi

Faradeyning ikkinchi qonunini uyidagi ko`rinishda yiozish mumkin:

Bu yerda M elektroliz natijasida hosil bo`lgan moddaning molyar massasi (hosil bo`lgan bo`lishi shart emas hosil bo`lish vaqtida boshqa qandaydir reaksiyaga kirishishi ham mumkin), g/mol; I eritma yoki suyuqlanmadan o`tgan tok miqdori, A; elektroliz brogan vaqt, sek; F Faraday doimiysi K∙mol<sup>-</sup> ; n- elektroliz jarayonida bevasita ishtirok etgan elektronlar soni.
Moddalarning elektroliz vaqtida o`zgarishi. O`zidan elektr toki o`tganda hamma moddalar ham elektrolizga uchrayvermaydi. Elektroliz uchun ba`zi qonuniyat va qoidalar mavjud.

Aktiv metallarning kationlari	Kam aktiv metallarning kationlari		Passiv metallarning kationlari
Li^+, Cs^+, Rb^+, K^+,	Mn, Cr, Zn,		Bi, Cu, Ag^+, Hg,
BaSr, Ca, Na^+,	Ga, Fe, Fe, Cd,		Pd, Pt, Au
Mg,Be, Al	In, Tl^+, Co, Ni,
	Mo, Sn, Pb
Qiyin	Suvli eritmalarda		Oson parchalanadi va
parchalanadi(faqat	metall qaytariladi		faqat metal
suyuqlanmalarida),	(eritmada kationlar		qaytariladi
suvli eritmalarida suv	konsentratsiyasi kam
elektrolizga uchrab	bo`lganda metal va
vodorod ajralib	vodorod)
chiqadi.
Kislorod tutuvchi kislota anionlari va ftorid ioni		Gidroksil ionlari; kislorodsiz kislota anionlari (ftoriddan tashqari)
Qiyin parchalanadi (faqat suyuqlanmalarda), suvli eritmalarda		Oson parchalanadi
Suv osongina elektrolizgauchrab kislorod ajraladi.

Suyuqlanmalar:

1. Faol metallar

   
   

1. faol metal va kislorodsiz kislota qoldiqli tuz NaCl  Na⁺ + Cl^-

   
   

Katod (-): Na⁺ + 1e =Na

Anod (+): Cl ^- -1e =Cl ; Cl + Cl =Cl Xulosa:

2. Faol metal va kislorodli kislota qoldiqli tuz

   
   

Na SO 2Na⁺ +SO ^- Katod (-): 2Na⁺+2e =2Na

Anod (+): 2SO 4e= 2SO +O
Xulosa:

3. Faol metal gidroksidi

   
   

4NaOH (elektroliz) 4Na + 2H O + O

2. Kam faol metall

   
   

3. Passiv metal

   
   

Elektrokimyoda katod va anoddagi jarayonlarni esda saqlab qolish uchun quyidagi mnemonik qoidalar mavjud:

ANodda  ANionlar oksidlanadi. KATodda  KATionlar qaytariladi.
Birinchi qatordagi so`zlar bosh harflar bilan boshlanadi, ikkinchi qator esa undosh harflar bilan yoki yanada soddaroq:
KATod  KATionlar
ANod  ANionlar

Ingliz olimi M.Faradey elektrolitlar eritmalari elektrolizi ustida o`tkazgan bir qancha tajribalaridan elektr energiyasi bilan kimyoviy jarayonlar orasidagi miqdoriy bog`lanishlarni aniqladi va 1836-yilda quyidagi xulosaga keldi:

Elektroliz jarayonida elektrodda ajralib chiqadigan moddaning og`irlik miqdori eritmadan o`tgan elektr miqdoriga to`g`ri praporsionaldir.

Bu xulosa Faradeyning I-qonuni deb ataladi. Agar elektorodda ajralib chiqadigan moddaning massasini - m, elektr miqdorini - Q bilan belgilasak, u holda Faradeyning I-qonunining matematik ifodasi:

m= K Q
Bu yerda K - elektroliz qilinayotgan elementning elektrokimyoviy ekvivalenti, ya`ni eritma orqali 1 Kulon zaryad o`tganda ajralib chiqadigan miqdoridir.
Agar eritma orqali o`tgan tok miqdori – Q, tok kuchi-J, tok o`tgan vaqtini - t bilan belgilasak, Q=Jt ekanligidan Faradeyning 1-qonunining matematik ifodasi m= K J  t ko`rinishini oladi.
Agar bir necha stakan olib ularning birinchisiga NiCl , ikkinchisiga AgNO , uchinchisiga CuSO , to`rtinchisiga FeCl eritmasi quyilib, har bir stakanga elektrodlar tushirilib, ularni ketma-ket ulansa va 26,8 amper-soat (96500 kulon) tok o`tkazilsa 1-stakanda 29,5 g nikel va 35,5 g xlor, ikkinchisida 108 g kumush va 8 g kislorod, uchinchisida 32,0 g mis va 8 g kislorod, to`rtinchi stakandagi elektrodlarda 18,67 g temir va 35,5 g xlor ajralib chiqadi. Kumush nitratning 1 molida Avagadro soniga
teng (6,02 ta) kumush ioni bo`lishini hisobga olsak, 108 gr. Ag
ajratib chiqishi uchun 6,02 dona elektronni kumush ionini qabul qilishi zarur. Bir dona elektronni zaryadi 1,6 <sup>-</sup>   = 96500 kulon (F) tok o`tishi kerak bo`ladi. Ni va Cu ionlari ikki zaryadli ion bo`lganligi tufayli Avagadro soniga teng  ta) elektron o`tganda 0,5 mol miqdorida (29,5 g .Ni, 32 g. Cu) ajralib chiqadi. Bitta temir ioni ajralib chiqishi uchun Avagadro sonidan uch barobar ko`p elektron zarur bo`ladi. Demak 6,02 ta elektron ta`sirida 56:3=18,67 g. temir ajralib chiqadi.
Endi olingan raqamlar ayni metallarning gramm-ekvivalentlariga teng ekanligini bilib olish qiyin emas:

^ЭAg
 ¹⁰⁸  108 g
1
^ЭNi
 ⁵⁹  29,5 g
2
^ЭCu
 ⁶⁴  32 g
2
^ЭFe
 ⁵⁶  18,67 g
3