Elektr yurituvchi kuch Savollar va Javoblar “Elektr yurituvchi kuch” tushunchasini izohlang?
Download 0.78 Mb. Pdf ko'rish
|
7-laboratoriya
|
Elektr yurituvchi kuch Savollar va Javoblar 1. “Elektr yurituvchi kuch” tushunchasini izohlang? 1) Elektr yurituvchi kuch - tashqi kuchlar zaryadlarni ko’chirish uchun ma’lum ish bajaradi. Galvanik element elektrodlari orasidagi potensiallarning maksimal farqi elektr yurituvchi kuch deb ataladi. Elektr yurituvchu kuch shunday kuch hisoblanadiki u 2 ta nuqtada ta’sir kо’rsatib, tokni о’tishiga undaydi. Elektr tokini hosil bо’lishining eng muhim sababi elekr yurituvchi kuch hisoblanadi. Elektr yurituvchi kuch о’lchovi sifatida tegib turgan jismlar potensiallarining farqi olinadi. Agar ikki bir xil metall plastinkalari о’zlarining bir xil tarkibli, lekin har hil konsentratsiyalari eritmalariga tushirilganda ham elektr yurituvchi kuch yuzaga keladi. O’zgaruvchan yoki oʻzgarmas tok energiya manbalarida tashqi kuchlar taʼsirini ifodalaydigan fizik kattalik hisoblanadi. O’tkazgichdan tok o’tishi uchun unda elektr maydon hosil qilinadi va saqlanadi. Bu uchun tok manbai yordamida o’tkazgich uchlarida potensiallar farqi (φ1-φ2) uzilmasdan turiladi. Bu esa tok orqali oqib keluvchi musbat zaryadlarni o’tkazgichning kichik potensial φ2 li uchidan uzluksiz olib ketish va katta potensial φ1 li uchiga uzluksiz keltirib turish kerekligini ko’rsatadi. Zaryadlarning yopiq yo’ldagi harakati paydo bo’ladi. Bunda faqat elektrostatik kuchlarning o’zi yetarli bo’lmaydi, sababi kuchlarning zaryadlarni yopiq kontur bo’ylab ko’chirishda bajargan ishi nolga teng. Yopiq konturda zaryadlar oqimini taʼminlash uchun noelektrostatik kuchlar bo’lishi lozim. Tashqi kuchlar turli ishorali zaryadlarni birlashtirmaydi, ularning ajralishini yuzaga keltiradi va to’g’ri chiziq uchlarida potensiallar farqini birdek saqlab turadi. Tashqi kuchlarning taʼsiri Elektr yurituvchi kuch bilan ifodalanadi. Tashqi kuchlarning noelektrostatik elektr maydonini elektr energiya manbai hosil qiladi. Demak, elektr yurituvchi kuch tashqi kuchlar taʼsirida tok zanjiriga kiritilgan energiya hisoblanadi. Elektr yurituvchi kuch voltlarda o’lchanadi.
Elektr zаryadlаrining tаrtibli hаrаkаti tоk dеyilаdi. Tоk yo’nalishi uchun musbаt zаryadlаrning hаrаkаt yo’nalishi qabul qilinаdi. Оdаtdа elektr tоki elektr mаydоni tа`siridа vujudgа kеlаdi. Ikkitа o’tkazgichni 1 vа 2 turli ishоrаli zаryad bilаn 1 vа 2 pоtеnsiаllаrgаchа zаryadlаymiz vа ulаrni 3 o’tkazgich bilаn ulаymiz. Bundа 3 o’tkazgichdа tоk hоsil bo’lаdi.
O’tkazgichning ko’ndаlаng kеsimi orqali bir sеkundа o’tgаn elektr miqdori tоk kuchi dеylаdi t q I
1
2
+ G - 1 2
Vaqt o’tishi bilаn kuchi vа yo’nalishi o’zgarmаydigаn tоk o’zgarmаs tоk dеyilаdi, аks hоldа bundаy tоk o’zgaruvchаn tоk dеyilаdi. Tоk kuchi birligi (SI)
2 o’tkazgichlаr rаzryadlаnаdi vа ulаr оrаsidаgi pоtеnsiаllаr аyirmаsi yo’qоlаdi. Buning nаtijаsidа ulоvchi o’tkazgich ichidа elektr mаydоni nоlgа tеng bo’lib qoladi vа tоk tuhtаydi. O’zgarmаs tоkni bаrqaror tutib turish uchun mаhsus G qurilma bo’lishi vа uning ichidа hаmmа vaqt turli ishоrаli zаryadlаr аjrаlib turishi, hаmdа musbаt zаryadlаr 1 o’tkazgichgа, mаnfiy zаryadlаr esа 2 o’tkazgichgа kuchib turishi zаrur. Bundаy qurilma generator yoki tоk mаnbаi dеb аtаlаdi. Gеnеrаtоrdа zаryadlаrni аjrаtuvchi kuchlаr elektr tаbiаtli kuchlаr bo’lmаsligi kеrаk, chunki elektr kuchlаr turli ishоrаli zаryadlаrni аjrаtmаydi, bаlki faqat birlаshtirishi mumkin. Shuning uchun tоk mаnbаidа zаryadlаrni аjrаtuchi kuchlаr bеgоnа аjrаtuvchi kuchlаr dеyilаdi. Bеgоnа kuchlаrning tаbiаti turlichа bo’lishi mumkin (mаsаlаn- аkkumulyatоr vа gаlvaniq elеmеntdа bundаy kuchlаr himiyaviy rеаksiyalаr enеrgiyasi hisоbigа hоsil bo’lаdi). Tоk mаnbаi ichidа zаryadlаrning аjrаlishi vа ko’chishigа, birinchidаn, musbаt qutbdаn mаnfiy qutbgа yunаlgаn ichki elektr mаydоni vа ikkinchidаn, tоk mаnbаi muhitning qarshiligi (mаsаlаn - elektrоlitning yopishqоqligi) tuskinlik qilаdi. Shuning uchun bеgоnа elektr аjrаtuvchi kuchning bаjаrgаn ishi quyidagichа bo’lаdi. A 1 - tоk mаnbаi ichidа elektr mаydоni kuchlаrigа qarshi bаjаrilgаn ish A A A 1 .
A - mаnbа muhitining mеhaniq qarshilik kuchlаrigа qarshi bаjаrilgаn ish
q 1 1 2 q - tаshki kuchning elektr mаydоn tа`sirigа qaramasdаn tоk mаnbаi qutblаrigа оlib o’tgаn mаnfiy vа musbаt zаryadlаrning аrifmеtik yig’indisi. Dеmаk
A 1 2
Tаshki elektr аjrаtuvchi kuchning mаnbа ichidа uning qutblаri оrаsidа birlik zаryadni ko’chirishdа bаjаrgаn ishi tоk mаnbаining elektr yurituvchi kuchi (E.YU.K.) dеb аtаlаdi.
A q yoki
1 2
q
Аgаr tоk mаnbаining qutblаri аjrаlgаn bo’lsa A 0 . Bu hоldа bеgоnа kuch tоk mаnbаi ichidа zаryadlаrni ko’chirmаydi, bаlki faqat zаryadlаrning bаrqaror tоpgаn аjrаlishini to’tib turаdi, hоlоs. U hоldа
1 2 Elektr yurituvchi kuch аjrаtilgаn tоk mаnbаi qutblаridаgi pоtеnsiаllаr аyirmаsigа tеng. Tаshki elektr zаnjiri bilаn to’tashtirilgаn tоk mаnbаi qutblаridаgi pоtеnsiаllаr аyirmаsi tоk mаnbаining kuchlаnishi dеyilаdi. Kuchlаnish E.YU.K. dаn
q kаttаlikkа kаm bo’lаdi. Shundаy qilib, elektr yurituvchi kuch bеrilgаn tоk mаnbаi qutblаri оchik (аjrаtilgаn) bo’lgаndа ulаrdаn erishish mumkin bo’lgаn mаksimаl pоtеnsiаl аyirmаsigа tеng. Tаshki elektr zаnjirning ehtiyoriy qismidа ikki kundаlаng kеsimi оrаsidа birоr a b u pоtеnsiаllаr farqi mаvjud bo’lаdi, bu fаrk zаnjirning shu qismidаgi kuchlаnish yoki kuchlаnish tushishi dеb аtаlаdi.
,
2. Galvanik element termodinamikasi. 2) Kimyoviy reaksiya energiyasini elektr energiyaga aylantirib beruvchi asbob galvanik element deyiladi. Bu asbob elektrolit eritmalariga tushirilgan ikki elektroddan iborat bo’ladi. Bu eritmalar g’ovak to’siq yordamida yoki elektrolitik ko’prik yordamida ulanadi. Elektrodlarni metall o’tkazgich orqali ulasak ularning birida oksidlanish, ikkinchisida qaytarilish reaksiyalari boradi. Termodinamik jihatdan qaytar bo‘lgan jarayonlarda maksimal elektr ishi bajariladi. Bunday sharoitlarda o‘lchangan ikki elektrod orasidagi potensiallar farqi maksimal qiymatga ega bo‘ladi va u galvanik elementning elektr yurituvchi kuchi deyiladi. Galvanik elementning bajargan ishi elektr yurituvchi kuchni tashib o’tilgan zaryad miqdorining ko’paytmasiga teng: A=zFE Agar reaksiya jarayonida z mol bir zaryadli ionlar qaytarilsa yoki oksidlansa, bu sharoitda Faradey qonuni bo’yicha Kulon zaryadi tashib o’tiladi, ya’ni F=96493K. Izobarik-izotermik qaytar jarayonda elektr ishi Gibbs energiyasining kamayishi hisobiga bajariladi A = -∆G va ∆G =
Gibbs-Gelmgolts tenglamasidagi ∆G = ∆H +T [ 𝐝(∆𝐆)
𝐝𝐓 ] Gibbs energiyasining o‘rniga yuqoridagi ikki tenglamadagi qiymatni qo‘ysak va [ 𝐝(∆𝐆) 𝐝𝐓
yoki zF ( 𝒅𝑬 𝒅𝑻 ) = ∆S Bilgan holda: -zFE = ∆H – TzF ( 𝒅𝑬 𝒅𝑻
𝒅𝑬 𝒅𝑻
𝒅𝑬 𝒅𝑻
qarab 𝒅𝑬 𝒅𝑻 musbat yoki manfiy qiymatlarni qabul qilish mumkin. Galvanik elementdagi elektr yurituvchi kuch mohiyatini tushuntirish uchun energiyaning saqlanish qonuni ochilgandan so’ng Nernst ishlarida to’la-to’kis ifodalangan kimyoviy nazariya olg’a surildi. Bu nazariyaga ko’ra, galvanik elementdagi elektr energiyaning manbai metall elektrod va elektrolit eritmalari chegaralarida sodir bo’ladigan kimyoviy reaksiyalar energiyasidir.
Elektrod muvozanat eritmadagi ionlarning har qanday konsentratsiyasida (aktivligida) vujudga kelishi mumkin va bu muvozanat o‘zining potensialiga ega bo‘ladi. Ikkita o‘z–o‘zicha muvozanat holatidagi elektrodlardan galvanik element hosil qilinadi, ya’ni muvozanatda bo‘lmagan sistema vujudga keladi. Buning sababi metallardagi elektronlarning zichligi turlicha bo‘lishidir, shuning uchun elektronlar tashqi zanjir orqali bir metalldan ikkinchisiga o‘tishga intiladi, ichki zanjirda esa ionlarning tashilishi kuzatiladi. Jarayon sistemada muvozanat qaror topguncha davom etadi. Galvanik elementdagi termodinamik muvozanat konstantasini a K RT G ln 0 va 0 0 zFE G tenglamalardan foydalanib topiladi, bu yerda E 0 –standart EYUK (hamma ionlarning o‘rtacha aktivliklari 1 ga teng bo‘lganda):
zFE K a / ln 0 va RT zFE K a 3 , 2 / lg 0
Yakobi–Daniel elementining EYUK 1,1 V ga teng. Yuqoridagi tenglamaga binoan xisoblangan muvozanat konstantasi 37 10 2 a K ga teng. Muvozanat konstantasining bunday katta qiymatni qabul qilishi jarayon kimyoviy qaytmas ekanligini ko‘rsatadi: jarayon misning to‘la qaytarilishigacha davom etadi; mis tuzi eritmasiga rux metalini tushirsak, eritmadagi barcha mis ionlari o‘z –o‘zidan metall holida ajralib chiqadi.
— ionli o’tkazgichga botirilgan element, elektron o’tkazgich hisoblanadi. Elektroliz vaqtida galvanik tok manbalari va boshqalarda ishlatiladi. Zaryadlangan zarrachalar tutgan eritmaga tushirilgan metallni elektrod deb ataymiz. Bunday sistemada metalldan eritmaga kationlar o’tishi mumkin. Olib o’tilayotgan zarrachalarning solvatlanishi ionlarning o’tishiga ko’maklashadi. Kationlarning eritmaga o’tishi natijasida metall manfiy zaryadlanadi, lekin elektrod eritma sistemasi elektroneytral bo’lib qoladi lekin elektrod –eritma sistemasi elektroneytral bo‘lib qoladi. Elektrod sirti atrofida metall sirtidan 10 -5 -10
-7 m gacha cho‘zilgan ikkilamchi elektr qavat hosil bo‘ladi.
1- rasm. Qo‘sh elektr qavatining tuzilishi. Manfiy belgili aylanalar bilan spetsifik adsorbilangan anionlar ko‘rsatilgan; musbat belgi bilan– gidratlangan kationlar; shtrixlangan aylanalar bilan–diffuzion qavatdan tashqarida joylashgan gidrat qavat; o‘qli aylanalar bilan–suvning dipollari; 𝜑 va
potensiallar ko‘rsatilgan.
Maxsus adsorbsiyaning paydo bo‘lishi ionning gidratlanish darajasiga va kattaligiga bog‘liq. Masalan, ftor ioni vodorod bog‘lari bilan bog‘lanadi va bu hol ftor ionining eritma hajmidan elektrod-ning sirtiga chiqishiga halaqit beradi. Adsorbsiyalangan ionlarning markazlaridan G 1
gidratlangan kationlarning markazlaridan G 2 masofada o‘tkazilgan Gelmgolsning tashqi tekisligi keladi. Gidratlangan ionlarning radiusiga yaqin oraliqdagi O — G 2 Gelmgols qavati zich qavat deyiladi. Agar metall suvga tushirilsa, undagi ionlar erituvchining qutblangan molekulalari ta’sirida kristall panjaralaridan uzilib suvga о’tadi. Kationlarning eritmaga о’tishi natijasida metall sathida ortiqcha elektronlar tо’planib, 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 qо’sh elektr qavati vujudga keladi. Aslida elektrodni bir-biriga tegib turgan ikkita о’tkazgich deyishimiz mumkin. Bunda metal birinchi tur о’tkazgich va elektrolit ikkinchi tur о’tkazgich hisoblanadigan sistema bo’ladi. Sathlar orasida ya’ni eritma metall chegarasida potensiallar farqi vujudga keladi. Bu elektrod potensialidir.
Istalgan metall elektrolit eritmasiga botirilganda metall eritma sirt chegarasida potensiallar ayirmasi vujudga keladi, u elektrod potensiali deyiladi. Har qaysi elektrodning potensiali metallning tabiatiga, uning eritmadagi ionlarining konsentratsiyasiga va temperaturaga bog’liq. Uning hosil bo’lish mexanizmi quyidagicha: metal sirtini gidratlanmagan va adsorbsiyalangan anionlar egallaydi va bu egallanishni maxsus adsorbsiyalanish deyiladi. Mana shu adsorbsiyalangan ionlardan ma’lum masofadan keyin Gelmgolsning ichki tekisligi undan keyin gidratlangan kationdan ma’lum masofada yotuvchi Gelmgolsning tashqi tekisligi hosil bo’ladi. Gidratlangan ion markazi va Gelmgolsning tashqi tekisligi orasi zich qavat deyiladi. Shu zich qavatda ionlar bilan kuchsiz bog’langan suv molekulalari bo’ladi. Zich qavatning tashqarisi diffuzion qavat bo’lib u yerda zarrachalar o’zining issiqlik energiyasi va elektr maydoni ta’sirida tartibsiz taqsimlanadi. Bu diffuzion qavat uzunligini masofadagi Gelmgolsning tashqi tekisligigacha bo’lgan samarali qavatini ajratib olsak va maxsus adsorbsiyalanish kuzatilmadi desak bu ikkilamchi qavaqtni yupqa kondensatorga o’xshatish mumkin. Natijada kondensatorning bir qavati metalning zaryadlangan sirti, ikkinchi qavat esa masofadagi samarali sirt bo’ladi. Mana shu ikki qavat o’rtasida potensiallar farqi vujudga keladi.
4) Diffuzion potensiallar bir xil erituvchida erigan tuzlar, kislotalar va asoslarning har xil konsentratsiyali ikki eritmalararo kontakti mavjud bo’lib, eritmalardagi ionlaning harakatchanliklari o’zaro farqlangan sharoitda kelib chiqadi. Ikki elektrolit eritmalarining chegara sirtida ionlarning turli harakatchanligi tufayli diffuzion potensial hosil bo’ladi. Bu ikki elektrolit bitta moddaning ikki xil konsentratsiali eritmalari hisoblanadi. Natijada diffuziya hodisasi kuzatilib kationlar kam konsentratsiyali eritmaga qarab harakatlanadi va turli konsentratsiyali eritmalarning chegarasida manfiy va musbat zaryadlangan sohalar paydo bo’ladi. Ushbu elektr qavatining hosil bo’lishi eritmalarning chegarasida potensiallar farqini vujudga keltiradi. Mana shu potensiallar farqi diffuzion potensial deb ataladi. Diffuzion potensial faqat turli konsentratsiyali eritmalar chegarasidagina emas, balki har qanday ikki elektrolit eritmasi chegarasida ham hosil bo‘ladi. Diffuzion potensialning miqdori aktivliklarning yoki eritmalar konsentratsiyasining o’zaro nisbatiga va ionlarning tashish sonlari ayirmasiga proporsionaldir. Ikki elektrolit eritmalarining chegara sirtida ionlarning turli harakatchanligi tufayli diffuzion potensial hosil bo‘ladi. Masalan, AgNO 3 ning bir–biri bilan tutashtirilgan 0,1 n va 1 n eritmasini ko‘zdan kechiramiz. Diffuziya qonuniga binoan Ag + va ionlari yuqori konsentratsiyali eritmadan kam konsentratsiyali eritma tomon harakatlanadi. anionlarning harakatchanligi Ag + kationiga nisbatan yuqori bo‘lganligi sababli ionlarining konsentratsiyasi kam konsentratsiyali eritmada ortib ketadi. Natijada turli konsentratsiyali eritmalarning chegarasida manfiy va musbat zaryadlangan sohalar paydo bo‘ladi. Ushbu elektr qavatining hosil bo‘lishi eritmalarning chegarasida potensiallar farqini vujudga keltiradi. Mana shu potensiallar farqi diffuzion potensial deb ataladi. Diffuzion potensial faqat turli konsentratsiyali eritmalar chegarasidagina emas, balki har qanday ikki elektrolit eritmasi chegarasida ham hosil bo‘ladi. Diffuzion potensialning miqdori aktivliklarning yoki eritmalar konsentratsiyasining o‘zaro nisbatiga va ionlarning tashish sonlari ayirmasiga proporsionaldir. Diffuzion potensialning ishorasi tashish sonlarining miqdoriga bog‘liq bo‘ladi. Amaliyotda diffuzion potensial aniq natijalar olishga xalaqit beradi. Shuning uchun diffuzion potensialni yo‘qotishga harakat qilinadi va diffuzion potensiallar ayirmasini hosil qiluvchi eritmalar tuz ko‘prigi orqali tutashtiriladi. Tuz ko‘prigi sifatida ionlarning harakatchanligi bir xil bo‘lgan tuzlardan foydalaniladi. Odatda KCl, KNO 3 , NH
4 NO 3 eritmalari ishlatiladi. Ikki eritma tuz ko‘prigi orqali tutashtirilganda elektr tokini asosan shu tuz ko‘prigining ionlari o‘tkazadi.
Ikkita elektroddan iborat bo’lgan va elektrodlardan birining potensiali aniqlanishi kerak bo’lgan, ikkinchi elektrodning potensiali esa nolga teng deb olingan galvanik elementning elektr yurituvchi kuchini elektrodning standart potensiali hisoblanadi. Vant-Goffning izoterma tenglamasidan foydalanib, elektrodlarning potensialini va galvanik elementlarning elektr yurituvchi kuchni hisoblab topish mumkin: A = -∆G =RT (lnK α - ∆lnα 0) bu yerda: K α – aktivlik bilan ifodalangan muvozanat konstantasi; ∆α 0 – reaksiya mahsulotlari aktivliklari ko’paytmasining boshlang’ich moddalar aktivliklari ko’paytmasiga nisbati. Galvanik elementning bajargan ishi elektr yurituvchi kuchni tashib o’tilgan zaryad miqdorining ko’paytmasiga teng: A=zFE
𝑹𝑻
lnK α - 𝑹𝑻 𝒛𝑭 ∆lnα 0 Agar dastlabki moddalarning konsentratsiyalari qga teng bo’lsa, ∆α 0 =1 va ∆lnα 0 =0 bo’ladi, so’ngra:
0 = 𝑹𝑻 𝒛𝑭 lnK α ga teng bo’lib qoladi, bu yerda:
A = -∆G =RT (lnK α - ∆lnα
0) va
E 0 = RT zF lnK α tenglamalaridan
𝑹𝑻 𝒛𝑭 ∆lnα 0 Bu tenglamada aktivliklarni o’nli logarifim bilan ifodalasak:
𝟐,𝟑𝟎𝟑𝑹𝑻
𝒛𝑭 lg ( 𝜶 𝒐𝒙 𝜶 𝒓𝒆𝒅
) E=E 0 yoki π=π 0 bu yerda: π 0 –standart potensial deyiladi. Bu tenglama Nernst tenglamasi hisoblanadi, potensial bilan eritmaning konsentratsiyasi orasidagi bog’lanishni ko’rsatadi. Galvanik elementdagi elektr yurituvchi kuch mohiyatini tushuntirish uchun energiyaning saqlanish qonuni ochilgandan soʻng V. Nernst ishlarida to’la to’kis ifodalangan kimyoviy nazariya olg’a surildi. Bu nazariyaga ko’ra, galvanik elementdagi elektr energiyaning manbai metall elektrod va elektrolit eritmalari chegaralarida sodir bo’ladigan kimyoviy reaksiyalar energiyasidir. Nernst tenglamasi esa elektr yurituvchi kuchning elektrolit konsentratsiyasiga termodinamik bog’liqligini ko’rsatadi.
Elektrodlarni sinflarga ajratishda termodinamik jihatdan fazalar soni va qaytarlikning turi hisobga olinadi. Termodinamik jihatdan elektrodlar quyidagi sinflarga bo’linadi: 1.
Birinchi tur: -ikki fazali; -kation yoki anionga nisbatan qaytar. 2. Birinchi tur: -uch fazali; -gaz elektrodlar. 3. Ikkinchi tur: -uch fazali; -kationga va anionga nisbatan qaytar.
4. Redoks: -oksidlangan va qaytarilgan ko‘rinishlar bitta-suyuq fazada bo’lgan elektrodlar 5. Uchinchi tur: -to‘rt fazali, -biologik va fizikaviy elektrodlar ham mavjud.
Ikkita elektroddan tashkil topgan zanjir galvanik element deb ataladi. Boshqacha nom bilan galvanik elementni kimyoviy zanjir deyish mumkin. Ikki xil galvanik elementlar mavjud: 1. Kimyoviy galvanik elementlar; 2. Konsentratsion gavlanik elementlar.
Elektrodlarning kimyoviy tabiati har xil bo’lishini hisobga olib elektr yurituvchi kuch hosil bo’ladigan elementlar kimyoviy galvanik elementlar deb ataladi.
Konsentratsion galvanik elementlarda elektr yurituvchi kuch 3 holda paydo bo’lishi mumkin: 1. Elektrod eritmalarning turli aktivligi sabali; 2. Elektrod moddalarining turli aktivligi sababli; 3. 1 va 2 chi holar bir vaqtning o’zida kuzatilishi mumkin. 8. “Vodorod koʻrsatkich” tushunchasini yoriting. 8) Vodorod koʻrsatkich - eritmadagi vodorod ionlari konsentratsiyasining o’nlik manfiy logarifmida olingan qiymati. Bu son vodorod ko’rsatkich deb ataladi. Toza suvda yoki neytral muhitdagi suvli eritmada 25° da vodorod ionlari [H + ] va gidroksid ionlari [OHˉ] ning konsentratsiyalari teng: [H + ]=[OHˉ]= 10 -7 . Shu tariqa H + va OHˉ ionlari konsentratsiyalarining ko’paytmasi: K H2O
= [H + ] · [OHˉ]=10 - 7·10
-7 =10
-14 . Buning dissotsilanish konstantasini aktivliklar bilan yozadigan bo’lsak: K a = 𝒂 𝑯+ 𝒂 𝑶𝑯ˉ
𝒂 𝑯𝟐𝑶
O’z bug’i bilan muvozanatda bo’lgan toza suyuqlik uchun o’z bug’i bilan muvozanatda bo’lgan toza suyuqlik uchun 𝑎𝑖 = 1 bo’ladi va shuning uchun suvning ham aktivligi 1 ga teng bo’ladi. 𝐾𝑎= 𝑎 𝐻+
𝑎 𝑂𝐻-
= 𝐾 H2O Suvda kislota yoki ishqor eritilsa, vodorod ionlarining konsentratsiyasi ortadi yoki kamayadi. Vodorod ionlarining aktivligi quyidagicha belgilanadi: Suvda:
𝑎 𝐻+ ≈ [ 𝐻 + ] Kuchli kislotalarda: 𝑎 𝐻+ = 𝛾± 𝑚±
Kuchsiz kislotada: 𝑎 𝐻+ ≈∝ 𝑐 Kislotalarni aktivligi vodorod ko’rsatkich pH orqali ifodalash qabul qilingan, ya’ni vodorod ionlari aktivliklarining manfiy logarifmi orqali topiladi. 𝑝𝐻 = -𝑙𝑔𝑎 𝐻+
shundan iboratki pH eritmaning muhitini ko’rsatadi. Galvanik elementning ishlashi uchun ham pH muhim rol o’ynaydi.
9) Bufer eritmalar — vodorod [H + ] ionlarining maʼlum konsentratsiyasini saqlab turuvchi sistemalar. Bufer eritmalar suyultirilganda yoki ularga bir oz kislota yoki ishqor qo’shilganda ham muayyan kislotali xossalari deyarli o’zgarmaydi. Bufer eritma tushunchasi eritma pH qiymatini doimiy saqlash degan ma’noni beradi. Ko’p jarayonlar ma’lum pH lardagina normal ravishda boradi. Shuning uchun, pH ning qiymati deyarli o’zgarmas bo’lib turuvchi eritmalarni tayyorlash juda muxim. Bunday eritmalarni bufer eritmalar deyiladi. Bufer eritmalar kislotali va asosli bo’ladi. Kislotali bufer eritmalar kuchsiz kislota va uning kuchli asos bilan hosil qilgan tuzidan iborat bo’lsa, asosli eritmalar kuchsiz asos va uning kuchli kislota bilan xosil qilingan tuzidan iborat bo’ladi.
Daniel – Yakobi elektrokimyoviy zanjirining ikkita qaytar elektrodlardan tashkil topgan hisoblanib, qaytar galvanic elementga misol bo’la oladi. Tashqi zanjir orqali ulanmagam galvanik elementda muvozanat holat bo’lmaydi, lekin shunday holat uzoq vaqt saqlanib turadi. Elektrodlar metal o’tkazgich yordamida ulangan vaqtidayoq tormozlangan holat buziladi. Tashqi zanjirda, ya’ni metall o’tkazgichda elektronlarning harakati kuzatiladi va bunday harakatlar bilan bir vaqtning o’zida elektrodlarning birida oksidlanish (manfiy qutb –katod) Zn
ikkinchisida esa qaytarilish (musbat qutb –anod) Cu 2+ +2e→Cu 0 reaksiyalari ketadi. Ikkala elektrod jarayonlarining natijaviy reaksiyasini quyidagi tartibda yozish mumkin: Zn
bo’ladi. Bu reaksiyalar termodinamik nuqtai nazardan qaytmas bo’ladi va muvozanat holat vujudga kelishi bilan to’xtaydi.
Alohida elektrodlarning potensiallari standart elektrodlar bilan aniqlanadi. Standart elektrodlar vodorod elektrod bilan aniq o’lchangan bo’ladi. Ularning bir necha turlari bor. Misol uchun, xlorkumush elektrodi (AgǀAgCl , KCl ), simob sulfat elektrodi ( HgǀHg 2 SO
, K 2 SO 4 ),
kalomel elektrodi ( HgǀHg 2 Cl, KCl ). Bulardan eng amaliy ahamiyatga ega bo’lgani kalomel elektrodi. U simob va simobning xlorli tuzi – kalomel Hg 2 Cl 2 va kaliy xloridning ma’lum konsetratsiyasidagi eritmasidan tashkil topgan bо’ladi: HgǀHg 2 Cl 2 , KCl Kalamel elektrodi, qaytar xlor elektrodi kabi ishlaydi. Uning elektrod potensiali kaliy xlorid konsetratsiyasiga bog’liq. Kalomel elektrodini tayyorlashda idish tubiga simob solinadi, uni ustiga kalomel (Hg 2 Cl
) pastasi bilan qoplanadi. Sо’ngra unga platina simi tushiriladi. Platina simi о’z navbatida shisha naychaga ulanib, elektron qabul qilish yoki berish uchun xizmat qiladi. Idish odatda tо’yingan 0.1 M yoki 1.0 M kaliy xlorid eritmasi bilan tо’ldiriladi. Kalomel elektrodi ishlaganda metall qaytariladi: Hg +
2 Cl 2 + 2e↔2Hg 2Clˉ doimiy temperaturada eritmadagi simob ionlarining konsentratsiyasi о’zgarmas bо’ladi. Bu esa kalomel elektrodini potensialini yetarli darajada doimiy bо’lishini ta’minlaydi. HgǀHg 2 Cl 2 chegarasida vujudga keladigan potensial kaliy xlorid eritmasining konsentratsiyasiga bog’liq.
oʻynaydi? 12) Veston elementi elektr yurituvchi kuchini kompensatsiya usulida aniqlaydi. Veston elementida katod vazifasini kadmiyning to’yingan amalgamasi anod vazifasini sirtiga Hg 2 SO 4 va
Hg larning aralashmasidan iborat pasta toza simob bajaradi. Elektrolit vazifasini CdSO 4 bajaradi. Veston elementida quyidagi reaksiya boradi:
2 2+ ↔ 2Hg + Cd 2+ Cd + Hg 2 SO 4 + 𝟖 𝟑 H 2 O ↔CdSO · 𝟖 𝟑 H 2 O + 2Hg Veston elementining elektr yurituvchi kuchi haroratga bog’liq va u tashish sodir bo’lmaydigan elementga misol bo’la oladi.
13) Barcha ionlarning o’rtacha aktivliklari 1ga teng bo’lgan elektr yurituvchi kuch standart elektr yurituvchi kuch deyiladi.
tajribaviy maʻlumotlarni bilish kerak? 14) Termodinamik muvozanat konstantalarini va bir qancha kattaliklarni: dG, dH, dS va ∆α 0
larning tajribaviy ma’lumotlarini bilish kerak. 15. Veston elementi elementlarning qanday turiga tegishli (konsentratsion, kimyoviy, tashish boʻlmagan, tashishli)? 15) Veston elementi tashish bo’lmagan elementlar turiga kiradi. Chunki u haroratga bog’liq. Veston elementining 20˚C dagi elektr yurituvchi kuchi E=1,0180 V ga teng.
Kuchlanish tok kuchiga bog’liq kattalik, elektr yurituvchi kuch esa potensialga bog’liq kattalik. To’liqroq aytadiganda elektr yurituvchi kuch o’zgaruvchan yoki o’zgarmas tok energiya manbalaridan potensiallar kuchlar ta’sirini ifodalaydigan fizik kattalik hisoblanadi. Bunda potensiallar farqi uzluksiz tiklab turiladi. Qisqa qilib aytganda elektr yurituvchi kuchni tashqi kuchlar ta’sirida tok zanjiriga kiritilgan energiya desak bo’ladi. Masalan, galvanik element va akkumulyatorlarni olish mumkin. Kuchlanish elektr va tashqi kuchlarning musbat zaryadini zajirning aniq bir qismida ko’chirishda bajargan ishiga teng. Download 0.78 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|