Ximiya tálim baǵdarı Tema: «Elektrodlar potensialın anıqlaw usılları» Temasindag'i kurs jumisi
Potensiometriyada qollanılatuǵın elektrodlar
Download 463.53 Kb.
|
Elektrodlar
|
2. 1 Potensiometriyada qollanılatuǵın elektrodlar.
Elektrod -eritpe menen óziniń sırtı shegarasında elektronlar yamasa ionlar almasinuvi nátiyjesinde potensiallar parqı júzege keletuǵın eritpe hám oǵan túsirilgen metall plastinkadan ibarat elektrokimyoviy sistema. Eń ápiwayı elektrod rux sulfat duzı eritpesine túsirilgen ruxlanıw plastinkası bolıp tabıladı. Bunda eritpege túsirilgen rux plastinka «aktiv metall» bolǵanı ushın eriy baslaydı, yaǵnıy oksidlenedi. Plastinka sırtında elektronlar qaladı, eritpege bolsa ruxlanıw ionları Zn2+ ótedi. Plastinka sırtı teris zaryadlanadı, plastinkanıń sırtına tiyip turǵan eritpe oń zaryadlanadı, yaǵnıy eritpe menen plastinka sirt shegarasında (ortasında ) qos elektr qabat payda boladı. Qos elektr qabatda potensiallar parqı júzege keledi jáne bul elektrod potensialı dep aytıladı. Birinshi tur elektrodlar elektrod potensialı eritpe degi potensial payda etiwshi iondıń konsentraciyasına baylanıslı bolǵan elektrodlar. Bul elektrodlar eritpede óz ionlarına salıstırǵanda qaytar isleytuǵın eritpege túsirilgen metall plastinkalar bolıp tabıladı. Birinshi tur elektrodlarǵa tómendegiler mısal boladı : gúmis elektrodı AgNO3 eritpesine túsirilgen Ag plastinkası (Ag/AgNO3); mıs elektrodı CuSO4 eritpesine túsirilgen Cu plastinkası (Cu/ CuSO4); vodorod elektrodı, xingidron elektrodı, shıyshe elektrodı hám taǵı basqalar. Bul elektrodlar ne maqsette isletiliwine kóre, indikator elektrodlar dep ataladı. Ekinshi tur elektrodlar elektrod potensialı elektrodtı payda etiwshi metall menen kem eriytuǵın birikpe payda etiwshi anionga salıstırǵanda qaytar bolǵan hám potensialı sırtqı eritpe degi basqa ionlar konsentraciyasına baylanıslı bolmaǵan elektrodlar bolıp tabıladı. Bul tur elektrodlar ámeliyatda tiykarlanıp salıstırıwshı elektrodlar retinde isletiledi. Salıstırıwshı (salıstırıwlaw ) elektrodlarǵa : sózel elektrod KE, gúmis xloridli elektrod KXE mısal bóle aladı. Úshinshi tur elektrodlar. Birdey anionga iye bolǵan eki kationdan birine salıstırǵanda qaytar elektrodlar bolıp tabıladı. Buǵan mısal etip sınaptıń sınap hám kalsiy oksalatidagi elektrodın keltiriw múmkin. Onıń potensialı ekinshi metall ionınıń aktivligi menen belgilenedi: E = E° +2.3RT/nF lg aCa2+ Úshinshi tur elektrodlardıń qaytatuǵın dárejesi joqarı. Olar elektrod metalına salıstırǵanda biygana bolǵan kationlarni anıqlaw ushın indikator elektrod retinde isletiledi. Isletiliwine kóre eki qıylı elektrod parıq etedi: Indikator-elektrodlar tekseriletuǵın eritpe degi iondıń elektrod aktivligine qaray potensialın ózgertiretuǵın elektrodlar bolıp tabıladı. Indikator elektrodlar elektrod eritpe sırtı shegarasında baratuǵın elektrokimyoviy processtiń mexanizmine kóre tómendegilerge bólinedi: oksidleniw-qaytarılıw (redoks) elektrodları, bunday elektrodlarda elektronlar almasınıwı baqlanadı ; birinshi, ekinshi tur metall hám metallmas elektrodlar, bunday elektrodlarda elektron -ion almasınıwı baqlanadı ; ionoselektiv membranalı elektrodlar, bunday elektrodlarda ion almasınıwı júz boladı. Elektrodlar agregat jaǵdaylarına kóre qattı (platina, gúmis, grafit hám basqalar ), suyıq (sınap ) hám gaz (vodorod, xlor) elektrodlarǵa bólinedi. Bunnan tısqarı, elektrodlar aktiv (gúmis, mıs hám basqalar ) hám bıyparq (platina, altın, grafit hám basqalar ) elektrodlarǵa bólinedi. Salıstırma elektrodlar retinde elektrod potensialın ólshew ushın mólsherlengen qaytar (normal, vodorod to'yingan sózel, gúmis xloridli, talliy xloridli hám boshq.) elektrodlar (etalon retinde) isletiledi. 5. súwret Potensiallar payda bolıwı Normal vodorod elektrodı. Normal vodorod elektrod (NvE) quramında vodorod ionları bolǵan eritpe (H2 SO4) ga túsirilgen sırtına vodorod gazı sińirilgen platina (Pt) plastinkasınan ibarat sistema. Bul elektrod sırtında tómendegi oksidleniw-qaytarılıw reaksiyası baradı : 1/2H2 =H+ + e-. Vodorod elektroddıń potensialı shártli túrde qálegen temperaturada nolge teń dep alınǵan. Elektrod PH2 — 1 atm vodorodbilan toldırılıp, aH+ = 1 bolǵan kislotaǵa túsirilgende elektrodınıń potensialı : E=-0,059pH Sonday eken, normal vodorod elektroddıń potensialı eritpediń pH iga, yaǵnıy eritpediń kislotaliligiga tuwrı proporsional bolıp tabıladı. Normal vodorod elektrod, tiykarlanıp, metallardıń standart oksid- lanish-qaytarılıw potensialın ólshewde paydalanıladı. vodorod elektroddıń potensialı tómendegi shártlerge ámel etilgende turaqlı boladı : 1 ) júdá taza vodorod hám elektrolit qollanılǵanda ; 2 ) elektrodtı eritpege arnawlı bir urakacha batırilganda; 3) elektrodqa júdá az muǵdarda tok berilgende. vodorod elektrodtı nitrat, xlorat, permanganat, manganat, temir (III) sıyaqlı oksidlovchilar hám qaytarıwshılar bolǵan, sonıń menen birge to'yinmagan organikalıq birikpeler, isenimler, nitrofenollar, alkaloidlar qatnasqanda isletip bolmaydı. 6. súwret Elektrodlar. Shıyshe (ionoselektiv membranalı ) elektrod. Shıyshe elektrod teoriyasın akademikalıq B. P. Nikolskiy tárepinen islep shıǵılǵan. Shıyshe elektrodındaǵı shıyshe membrana vodorod ionınıń konsentraciyası hár túrlı bolǵan eki eritpeni bir-birinen ajıratıp turadı. Bul waqıtta elektrod sırtında potensial júzege keledi. Tekseriw- larning kórsetiwine kóre, shıyshe to'rsimon kremniy-kislorod shınjırlarınan ibarat bolıp, oradagi bos jaylar siltiiy metallaming kationlari menen bánt. Bos orınlardaǵı kationlar to'rning dúzilisin buzmasdan qaytar túrde almasınıw reaksiyasına kirisiwa aladı. vodorod selektiv shıyshe elektroddıń sharsimon bólegine gúmis xloridli elektrod jaylastırıladı hám ol 0, 1 m HCl (yamasa basqa elektrolit) menen toldırıladı. Bul tekseriletuǵın eritpege túsiriletuǵın yarım elementti quraydı. Shıyshe elektrod potensialı shıyshe membrananıń hár eki tárepindegi eritpeler potensiallarınıń ayırmasına teń. Ádetde, ishki eritpediń potensialı turaqlı bolǵanlıǵı ushın bul ayırma elektrod túsirilgen eritpediń potensialına teń boladı hám tómendegi formula menen ańlatıladı. Esh.e = const + 0,059lgaH+, Esh.e = const-0,059pH Bul formulalardan kórinip turıptı, olda, shıyshe elektrod H+ionlariga salıstırǵanda qayta isleytuǵın elektrod bolıp, odan tiykarlanıp eritpelerdiń pH ini ólshewde, vodorod ionlarınıń muǵdarı H+ni hám sol shamalarǵa sáykes keletuǵın eritpe potensialın ólshewde paydalanıladı. 7. súwret Shıyshe elektrodlar Gúmis xloridli elektrod. Gúmis xloridli elektrod KC1 dıń to'yingan eritpesine túsirilgen hám sırtı kem eriytuǵın AgCl statyası menen oralǵan gúmis sim bolıp tabıladı. Onıń formulası : Ag/AgCl, Sl-. KXE dıń potensialı a Ag+ ga baylanıslı bolıp, elektrod ishki eritpesindegi SG ionlarına salıstırǵanda qaytar elektrod bolıp tabıladı. Óytkenin KXE potensialı E^ ni esaplaw formulasın keltirip shıǵarıw menen túsindiriw múmkin. Ulıwma, KXE ushın : Ekxe = E°Ag+/Ag + 0, 059 lgaAg. Lekin ishki eritpede Ag+ ionları joq. Bul ion elektrod betindegi AgCl dıń dissotsialanishi sebepli payda boladı. Soǵan tiykarlanıp : EKAgCl = aAg+ • aCl-. Bul ańlatpadan elektrokimyoviy processda qatnasatuǵın gúmis iondıń aktiv konsentraciyası : aAg+=EKAgCl/aCl- Eger ishki eritpe retinde 0, 1 n KC1 (HCl) eritpesinen paydalanılsa EKXE = +0, 2900 v; eger 1 n KC1 (HCl) eritpesi bolsa EKXE = +0, 2370 v boladı. 8. súwret Gúmis xloridli elektrodlar. Indikator-elektrodlar tekseriletuǵın eritpe degi iondıń elektrod aktivligine qaray potensialın ózgertiretuǵın elektrodlar bolıp tabıladı. Indikator-elektrodlar elektrod eritpe sırtı shegarasında baratuǵın elektrokimyoviy processtiń mexanizmine kóre tómen- dagilarga bólinedi:oksidleniw-qaytarılıw (redoks) elektrodları, bunday elektrodlarda elektronlar almasınıwı baqlanadı ; birinshi, ekinshi tur metall hám metallmas elektrodlar, bunday elektrodlarda elektron -ion almasınıwı baqlanadı ; ionoselektiv membranalı elektrodlar, bunday elektrodlarda ion almasınıwı júz boladı. Elektrodlar agregat jaǵdaylarına kóre qattı (platina, gúmis, grafit hám basqalar ), suyıq (sınap ) hám gaz (vodorod, xlor) elektrodlarǵa bólinedi. Bunnan tısqarı, elektrodlar aktiv (gúmis, mıs hám basqalar ) hám bıyparq (platina, altın, grafit hám basqalar ) elektrodlarǵa bólinedi. Salıstırma elektrodlar retinde elektrod potensialın ólshew ushın mólsherlengen qaytar (normal, vodorod to'yingan kalo- mel, gúmis xloridli, talliy xloridli hám boshq.) elektrodlar (etalon retinde) isletiledi. Salıstırma elektrodlar tómendegi talaplarǵa juwap beriwi kerek: potensial belgileytuǵın elektroddıń ishki reaksiyası termodi- namik qaytar bolıwı ; elektrod kem qutblanuvchan bolıwı, yaǵnıy odan tok ótkende óz potensialın asa kem ózgertiwi; elektrod uzaq waqıt saqlanganda hám hár qıylı sharayatlarda da óz potensialın ózgertirmasligi kerek. 9. súwret vodorod elektrod. Eger platinalangan platina 1 at (101 kPa) vodorod basımında to'yintirilsa hám vodorod ionlarınıń koncentraciyası 1 ge teń (1 g ekv, 1 N, 1 buyım) bolsa hám eritpege tushurilsa, payda bolǵan vodorod elektrodı - normal vodorod elektrodı dep ataladı. Onıń potencialı shártli túrde nol dep qabıl etilgen. Basqa standart (normal ) elektrodlar potencialı normal vodorod elektrodlarına salıstırıwlap olshenedi. Quydagi kestede ayırım elektrodlardıń standart potencialları keltirilgen (T=198 K, ortalıq - suwlı ). Sózel elektrodı. 1- platina 2- mis sımı 3- shisha trubkasi 4- KCl eritpesi 5- pasta 6-simob
II-tur elektrodlarınıń potencialı turaqlı. Temperatura ózgeriwi menen xam kem ózgeredi: Temperatura, K kal, v 286 0, 2538 291 0, 2503 293 0, 2488 297 0, 2463 Xingidron elektrodı. Xingidron ekvimolekulyar tárzdegi: C6H4O2. C6H4(OH)2 Xingidron suwda ; C6H4O2. C6H4(OH)2 C6H4O2. C6H4(OH)2 xinon gidroxinon C6H4(OH)2 C6H4O- -+ 2H+ C6H4O- -2 elektrondı platinaga berip, Pt hám eritpe arasında qos elektr qabatı payda boladı. C6H4O2 - - C6H4(OH)2+2e- C6H4(OH)2 2H++2e-+ C6H4O2 pH = -ln [H+] Bolǵanı ushın Pt xingidron H+=1 Pt, H2 E= xingidron-0N2=+ 0,704 V 0x.g.= 0,704 V Normal xingidron elektrodınıń potensialı Inert metall (Ag, Pt) qandayda bir bir oksidlengen-qaytarılǵan forma daǵı ionlar saqlawshı eritpege túsiriliwi nátiyjesinde payda bolǵan potencial oksidleniw-qaytarılıw yamasa redoksi potencial dep ataladı. Inert metall (Ag, Pt) qandayda bir bir iondıń oksidlengen hám qaytarılǵan formaların saqlawshı eritpege túsirilgen bolsa, payda bolǵan elektrod oksidleniw-qaytarılıw yamasa redoksi elektrodı dep ataladı. Redoksi elektrodlardaǵı inert metall eritpe menen na kation hám na anion almasmaydı, tek eritpede erigen elementlar arasında júz bolatuǵın oksidleniw-qaytarılıw reakciyası ushın elektron alıw yamasa beriw támiyinlep beredi. Mısalı :Pt | Fe+++, Fe++, Pt | Cr+++, Cr++ Platinani oksidlengen-qaytarılǵan sırtqı kórinislerdi saqlawshı eritpelerge túsirilse, oksidleniw-qaytarılıw potencialı payda boladı. Ol qanday payda boladı? Fe++++ 1 e Fe++ (Fe++ Fe++++ 1 e). Sonday eken, sebep, joqarıdaki teńlemege qaray, sistemaǵa elektron berilsa, reakciya o'nga, egerde elektron sistemadan alınsa, teń salmaqlılıqtı shepke jıljıtadı : Fe++++ 1 e Fe++ - 1 e, inert metall redoks óz elektronın beriwi yamasa kerisinshe qabıl qılıp alıwı múmkin. Juwmaq Biz joqarıda elektrodlardıń potensilini esaplaw usılların kórip shıqtıq. Búgingi pán hám texnika rawajlanıp baratırǵan zamande tiykarlanıp elektrkimyo tarawi talay jedel rawajlanıp atır. Labarotoriya shınıǵıwların ótkeriw ushın kóbinese uwlı zatlı hám zıyanlı, janǵısh hám portlaytuǵın reaktivler, quramalı úskenelerdi isletiwdi talap etiledi. Tikkeley laboratoriya jumısın orınlawǵa kirisiwden aldın onı kompyuter járdeminde vertual jaǵdayda kórip shıǵıw - reaktivlerdi tejewge, qawipsizlikti támiyinlewge, oqıw procesin natiyjeliligin asırıwǵa alıp keledi. Usınıń nátiyjesinde házirde kóplegen ximiyalıq vertual laboratoriyalar islep shıǵıldı. Olardıń kópshiligi shet elde jaratılǵan. Bul vertual laboratoriyalardı ónimli isletiw ushın olardan paydalanıw jollamaların ózbek tiline awdarmalaw hám tiyisli stilistik kórsetpeler islep shıǵıw aktual wazıypa bolıp esaplanadı. Búgingi kúnde ximiyalıq vertual laboratoriyalar jaratıw boyınsha Ózbekstanda ayırım izertlewler alıp barılǵan. Mısalı, mektep ximiya páni sabaqlıqlarınıń elektron variantda laboratoriya shınıǵıwların vieo qayıs kóriniste berilgen. Oqıwshı bul video lentanı tek ǵana baqlaw menen sheklenedi. Laboratoriya jumısın sharayatların ózgertirip kerekli nátiyjeler alıw múmkinshiligi joq. Házirde jaratılǵan ximiyalıq vertual laboratoriyalar bolsa bunday múmkinshilikler bar bolıp oqıwshında ǵárezsiz pikirlew, ekstremal jaǵdaylarda da kerekli nátiyjeler alıw imkaniyatın beredi. Bularǵa mısal etip ( Crocodile chemistry 605, Ximiya ( 8-11 klass ) Virtual'naya laboratoriya, Dáwirli_jadval, Chemsk12, Ximicheskiy kal'kulyator, ChemDraw Ultra 11. 0, CHEMIX 12, Gaussview, Chembalance Wiziard32, Xumua42) programmalardı kórsetiw múmkin. Juwmaq etip aytqanda, informaciya texnologiyalarınıń kúshli rawajlanıwı sebepli ximiya pánlerine de oqıtıw texnologiyasına hár qıylı kompyuter programmaları kirip keldi. Joqarıda kórip ótilgen usıllar járdeminde elektrodlar potensialın úyreniw múmkin bolıp xızmet etedi. Elektrodlardıń potensialın esaplaw kútá úlken áhmiyetke iye esaplanadı. Elektrokimyoni tiykarǵı názeryalari hám nızamların anglay biliwi, elektrolitlarning teoriyalıq tiykarları, elektr ótkezgishlik, elektrod processleri kinetikasi, metallar korroziyasining teoriyalıq tiykarların biliwdi talap etedi. Laboratoriya shınıǵıwlarında elektrokimyoning tekseriw metodların úyreniwi, zamanagóy ásbaplarda isley biliw ilmiy tájriybesine ıyelewi talap etiledi. Studentler joqarıdaǵı bilimler tiykarında elektrokimyo páninen sabaq, laboratoriya shınıǵıwlarında ózleri atqarǵan ámeliy jumıslar tiykarında málim oqıw - ámeliy kónlikpesin payda etediler. Metodikalıq qóllanbada elektrokimyo páninen lekciya hám laboratoriya shınıǵıwların aparıw metodikası, hár bir sabaqta ınteraktiv metodlardan ónimli paydalanılǵan halda texnologiyalıq model hám kartalar, qosımshalar islep shıǵılǵan. Shınıǵıwlardı aparıw ushın innovciyalıq tálim texnologiyaları tiykarında oqıtıwdıń usıl hám texnikaleri qollanılǵan. Download 463.53 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|