Reja: Kirish Faradeyning elektroliz qonunlari

Mirzo Ulug’bek nomidagi
O‘zbekiston Milliy Universiteti
Fizika fakulteti
F-2107 guruh talabasi
Isakov Farruxning
Elektr va Magnetizm
fanidan
Mustaqil ishi

Mavzu: Elektrolitlarda elektr toki.
Faradey qonunlari.

Toshkent 2022

Reja:
Kirish
1. Faradeyning elektroliz qonunlari.
2. Elektrolitik dissotsiatsiya.
3. Ionlarning elektrolitlardagi harakati
4. Elektrolitlarning elektr o’tkazuvchanligi.
Xulosa
Foydalanilgan adabiyotlar

Kirish
Avvalgi boblalarda biz birinchi klass o’tkazuvchilarni ko’rgan edik. Bu mustaqil ishda biz ikkinchi klass o’tkazuvchilar – elektrolitlarda elektr tokning xususiyatlarini ko’rib chiqamiz.
Bunda biz fizika fanini kimyo faniga bog’liq tomonini ko’ramiz.
Fardey qonunlari, elektrolitlarda dissotsatsiya, ionlarning elektrolitlardan harakatini, elektrolitlarning elektr o’tkazuvchanligini ko’rib chiqamiz.
Yakunda elektrolitlarning hayotdagi ahamiyatini ko’rib chiqamiz.


1.Faradeyning elektroliz qonunlari
Bu mustaqil ishda ikkinchi klass o’tkazgichlar – elektrolitlarda elektr tokining xususiyatlarini ko’rib chiqamiz.
Avval biz elektrolitlardan elektr tok oʼtganda hamma vaqt elektrodlarda elektrolitning ximiyaviy tarkibiy kismlari ajralishi to’grisida gapirib oʼtgan edik. Bu hodisani Faradey batafsil oʼrgandi va tajribada elektrolizning ikki asosiy qonunini aniqladi. Faradeyning birinchi qonuniga muvofiq, elektrodlarning birortasida ajralgan moddaning massasi elektrolit orqali oʼtgan q zaryad miqdoriga proportsional:
(1.1)
Bu yerda K – turli moddalar uchun turli qiymatga ega boʼlgan elektroximiyaviy ekvivalent. Bu kattalik elektrolizda q = 1 ga teng zaryad ajratib chiqargan modda massasiga teng.
Odatda, K ni kulonga gramm (emperatu) (g/Kl) hisobida ifodalanadi. Baʼzi moddalar uchun elektroximiyaviy ekvivalentning qiymatlari jadval

Modda	Atom massasi, A	Valentligi, Z	Elektrokimyoviy ekvivalenti, g/Kl
Kumush Mis Vodorod Kislorod Xlor	107,9 63,57 1,008 16 35,46	1 2 1 2 1	1,118*10^-2 3,294*10^-4 1,045*10^-5 0,8293*10^-4 3,674*10^-4

da keltirilgan.

Faradeyning ikkinchi qonuni elektroximiyaviy ekvivalentning kattaligiga tegishlidir. Faradey turli moddalarning elektroximiyaviy ekvivalentlari K moddaning nisbiy atom massasi А ga proportsional va moddaning valentligi Z ga teskari proportsional boʼlishiga eʼtibor berdi. А/Z nisbat ximiyada moddaning ximiyaviy ekvivalenti deb ataladi. Faradeyning ikkinchi qonuniga koʼra biror moddaning elektroximiyaviy ekvivalenti ana shu moddaning ximiyaviy ekvivalentiga proportsional:

K=CA/Z (1.2)
Bu formulada proportsionallik koeffitsienti C barcha moddalar uchun bir xil kiymatga ega.
Faradeyning har ikkala qonunini bitta formula bilan ifodalash mumkin, K ning (1.2) ifodasini (1.1) ga quyib va 1/C= F deb belgilab, quyidagini topamiz:
(1.3)
F kattalik Faradey soni deb ataladi.
(1.3) da q = F deb olsak, m=A/Z ekanligi kelib chikadi. Gramm xisobida olingan massasi ximiyaviy ekvivalentga teng boʼlgan modda miqdori grammekvivalent (g-ekv) deb ataladi. Binobarin, har qanday elektrolitdan Faradey soniga teng zaryad utganida har bir elektrodda 1 g-ekv modda ajraladi.
Аgar m ni grammekvivalentlarda ifodalansa, u holda
F = 96484,5 Kl/g-ekv 96500 Kl/g-ekv.
Elektroliz xodisasi koʼrsatadiki, elektrolitlarda erigan modda molekulalari musbat va manfiy zaryadlangan qismlar ionlar tarzida mavjud boʼlar ekan, ular elektr maydon taʼsirida qarama-qarshi tomonlarga harakatlanadi: musbat ionlar katodga, manfiy ionlar esa anodga qarab harakatlanadi (1-rasm).
А nodga yetgandan so’ng manfiy ion anodga oʼzining manfiy zaryadini beradi, buning natijasida ionning zaryadiga bogʼliq ravishda bir yoki bir necha elektronlar tashqi zanjir orqali oʼtadi va ion anodda ajraladigan neytral atom 1- rasm yoki molekulaga aylanib qoladi. Musbat ion, aksincha, katoddan bir yoki bir necha elektronlar oladi va neytrallanib, katodda ajraladi.
Аnodda ajraladigan, yaʼni manfiy zaryadlangan ionlarni Faradey anionlar, katodda ajraladigan (musbat zaryadlangan) ionlarni esa kationlar deb atadi. Biz KBr eritmasini elektroliz qilishda katodda K, anodda esa Br ajralishini koʼrgan edi. Demak, Br^- anionlar, K⁺ ionlari esa kationlar boʼladi. Barcha metallar va vodorod hamma vaqt katodda ajralgani, yaʼni kationlar boʼlgani uchun elektrolitlarda metallarning va vodorodning ionlari hamma vaqt musbat zaryadlangan, deb xulosa qilish mumkin.
Elektrolitlarning ion oʼtkazuvchanligi haqidagi tasavvurlar elektrolitning tabiatini faqat sifat jihatidan tushunishgagina emas, shuningdek, Faradey qonunlarini tushuntirishga ham imkon beradi. Аytaylik, elektroliz protsessida biror elektrodda ajralgan ionlar miqdori ga teng, har bir ionning zaryadi esa q₁ ga teng boʼlsin. U holda elektrolit orqali oʼtgan q to’liq zaryad q = q₁ ga teng boʼladi. Аgar bir ionning massasi m₁ ga teng bulsa, u holda elektrodda ajralgan massa m=m₁ ga teng boʼladi. Bu tengliklardan ni yoʼqotib yuborsak, shunday yozish mumkin:
(1.4)
yaʼni Faradeyning birinchi qonunini keltirib chiqardik.
(1.4) dan kelib chiqadiki, elektroximiyaviy ekvivalent K =m₁/q₁ ga teng yoki (agar surat va maxrajini 1 mol moddadagi zarralar soniga, yaʼni Аvogardo soni N= 6,02*10²³ mol^-1 ga koʼpaytirsak) K=A/q₁N ga teng. Ikkinchi tomondan, (1.3) ga muvofiq K = A/(ZF) uchun yozilgan bu ikki ifodani solishtirsak, quyidagini yozish mumkin:
(1.5)
Binobarin, elektrolitik nonning zaryadi moddaning Z valentligiga proportsional, yaʼni ikki valentli moddalarning ionlari bir valentli moddalarning ionlariga qaraganda ikki marta, uch valentli moddalarniki esa uch marta va hokazo ortiq zaryadga ega boʼlar ekan.
Olingan natija ionlarning zaryadlari oʼzaro karrali ekanini kursatadi. Bir valentli moddalar eng kichik ye zaryadga ega boʼladi, ikki valentli ionning zaryadi 2e ga teng, Z valentli ionning zaryadi Ze ga teng, biroq e ning ulushlariga teng zaryad kuzatilmaydi. Bundan Gelьmgolts va Stoney bir-birlaridan mustaqil holda 1881 yilda elektr zaryadlar atomar tabiatga ega, yaʼni maʼlum elementar miqdorlarga boʼlingandir degan xulosaga keldilar. Elementar zaryadning kattaligi (1.5) dan Z=1 boʼlganda quyidagiga teng ekani kelib chiqadi:
Kl
Bu qiymat keyinroq boshqa metodlar vositasida olingan emperat zaryadi qiymati bilan juda mos keldi.