-MA’RUZA. ELEKTROKIMYO - Navoiy kon-metallurgiya kombinati navoiy davlat konchilik instituti nukus filiali

|
Navoiy kon-metallurgiya kombinati navoiy davlat konchilik instituti nukus filiali
|
bet | 67/91 | Sana | 26.11.2023 | Hajmi | 0,73 Mb. | | #105837 |
Bog'liq Navoiy kon-metallurgiya kombinati navoiy davlat konchilik instit-fayllar.org14-MA’RUZA. ELEKTROKIMYO.
Reja:
Galvanik elementlar
Oksidlanish - qaytarilish potensiali
Elektroliz haqida tushuncha.
Tuz eritmalari va suyuqlanmalari elektrolizi.
Katod va anoddagi jarayonlar.
Elektroliz jarayonlarini sanotda qo’llanilishi.
Tayanch so’zlar: anod, katod, elektroliz, eritma, suyuqlanma, katod jarayonlari, anod jarayonlari.
O’quv mashgulotining maqsadi: talabalarga elektroliz qonunlari va unda borayotgan jarayonlar haqida ma'lumot berish.
Galvanik elementlar
Kimyoviy reaktsiya natijasida elektr toki hosil qiladigan asboblar galvanik elementlar deb ataladi. Galvanik element hosil qilish uchun bir-biriga tegib turgan (yoki bir-biri bilan elektrolitli sifon orqali tutashtirilgan) ikki elektrolit eritmasiga ikki xil metall tyshirilib, ularning uchlari tashqi zanjir orqali bir-biriga ulanadi. Ikkala elektrod birgina metalldan yasalgan bo‘lishi ham mumkin va, aksincha, ikki xil metall birgina elektrolit eritmasiga tyshirilishi ham mumkin.
Volta mis va ruxli plastinkalarni sulfat kislota eritmasiga tushirib, mis plastinkani rux plastinkaga tegizganida elektr toki hosil bo‘lgan (Volta elementi). Bu galvanik elementning elektr yurituvchi kuchi( EYUK) dastlabki paytda 1 voltga yaqin bo‘ladi, keyin bu elementning musbat qutbi bo‘lgan misda vodorod ajralib chiqishi (qytblanish) sababli uning EYUKi tezda pasayib ketadi. Yakobi va Daniel yaratgan elementni tayyorlash uchun mis sulfat eritmasiga mis plastinka rux sulfat eritmasiga rux plastinka tushirilib, eritmalar bir-biri bilan elektrolitli sifon orqali birlashtiriladi (12.1.rasm).
- rasm.
Mis-ru\li galvanik element
(Yakobi -Daniel elementi) sxemasi
1- stakanchalar, 2- taglik, 3- elektrolitli sifon, 4- galvonometr. Elektrodlar galvonometrga ulanadi.
Galvanik elementlarda elektr tok hosil bo‘lishi haqidagi nazariyaning mohiyati quyidagicha: agar biror metall suvga (yoki ayni metall ioni eritmasiga) tushirilsa, metall sirtidagi ionlar suvning qutbli molekulalariga tortiladi va metall sirtidan uzilib gidratlangan holda eritmaga o‘ta boshlaydi. Buning natijasida musbat zaryadlanadi, eritma esa musbat zaryadlanadi. Metallda hosil bo‘lgan manfiy zaryad metalldan eritmaga o‘tgan musbat ionlarni o‘ziga torta boshlaydi. Sistema muvozanat holatiga keladi; vaqt birligi ichida metalldan qancha ion eritmaga o‘tsa, huddi o‘shancha ion eritmadan metallga o‘tadi. Metalldan eritmaga o‘tgan musbat ionlar metall sirti yaqinida joylashib, metalldagi manfiy ionlar bilan birgalikda qo‘sh elektr qavat hosil qiladi. Buning natijasida metall bilan eritma orasida ma‘lum qiymatga ega bo‘lgan potentsiallar ayirmasi vujudga keladi. Bu qiymat metallning elektrod potentsiali deb ataladi va E harfi bilan ifodalanadi. Elektrod potentsial qiymati metallning xossalariga, eritmadagi ayni metall ionlari kontsentratsiyasiga va temperaturaga bog‘liq bo‘ladi. Bu bog‘lanish Nernst formulasi bilan ifodalanadi:
2,3RT
E = E0 +—— lg C
nF
Bunda R-universal gaz konstantasi,T-absolyut temperatura, C-eritmadagi metall ionlari kontsentratsiyasi, F-Faradey soni ( 96500 kulon), n-metallning valentligi; 200C uchun Nernst formulasi quyidagicha yoziladi:
0,058
Е= Eo + lg C
n
Agar C=1g-ion/l bo‘lsa E=E0 bo‘ladi. Demak, ionlarining kontsentrasiyasi 1g-ion/lga teng bo‘lgan metall tuzi eritmasiga o‘sha metall tushirilsa, metallning elektrod potentsiali E0 ga teng bo‘ladi. E0 ayni metallning normal elektrod potentsiali deb yuritiladi. Metallning normal elektrod potentsialini o‘lchash uchun metall o‘zining biror tuzi 1g-ion/l eritmasiga tushiriladi, so‘ngra normal potentsiali ma‘lum bo‘lgan ikkinchi elektrod bilan birlashtirilib, bu ikki elektroddan galvanik element hosil qilinadi va uning elektr yurituvchi kuchi o‘lchanadi. So‘ngra elektr yurituvchi kuchning qiymatidan foydalanib, noma‘lym normal elektrod potentsiali hisoblanadi, chunki galvanik elementning elektr yurituvchi kuchi musbat va manfiy elektrod potentsiallar ayirmasiga teng: E=E1-E2. bu erda E - galvanik elementning elektr yurituvchi kuchi, E1-musbat elektrod potentsiali, E2-manfiy elektrod potentsiali.
Elektrod potentsialini alohida aniqlash mumkin emas, uni faqat boshqa biror elektrodga nisbatan o‘lchash mumkin. Normal elektrod potentsiallarni o‘lchashda normal vodorod elektrod potentsiali shartli ravishda nolga teng deb qabul qilinadi. Normal vodorod elektrod tayyorlash uchun sulfat kislotaning suvdagi 1 M eritmasiga sirti g‘ovak platina bilan qoplangan platina elektrod tushirilib, eritma orqali 1 atm bosimda toza vodorod berib turiladi. Platinaga yutilgan vodorod molekulalari uning sirtida qisman atomlarga ajralib, H2^2H muvozanat qaror topadi; platina bilan eritma chegarasida esa H^H'-e muvozanat qaror topadi, yig’indi tenglama H2^ 2H++2e dan iborat. Platina bu yerda faqat o‘tkazuvchilik rolini bajaradi. Shuning uchun vodorod bilan to‘yingan platinani vodorod elektrod deb qabul qilish mumkin. Vodorod elektrod uchun Nernst formulasi quyidagicha yoziladi:
E = E + 0,058lg[ H+ ]
Vodorod elektroddan boshqa standart elektrodlar (masalan, kalomel elektrod, xingidron elektrod) dan ham foydalanish mumkin. Amalda qo‘llaniladigan normal kalomel elektrod potentsialini 0,282 B ga teng. Masalan, ruxning normal elektrod potentsialini aniqlash uchun ZnSO4 ning [Zn ]=1 g-ion/l li eritmasiga rux plastinka tushirilib, bu elektrodni normal kalomel elektrod bilan birlashtirib,
Zn(ZnSO4) n KCl (Hg2Cl2 ) Hg
dan iborat galvanik element hosil qilinadi. Bu elementning elektr yurituvchi kuchi 1,042 B ga tengligi tajribada aniqlangan.
E=E1-E2 ga asoslanib 1,042=0,282-E0x ni yozamiz. Bundan E0x = 0,282-1,042= -0,76 B kelib chiqadi. Demak, ruxning normal elektrod potentsiali -0,76 B ga teng. Boshqa metallarning normal elektrod potentsiallari ham shu usulda topilgan (14.1- jadval).
Agar metallarni normal elektrod potenrsiallari o‘sishi tartibida bir qatorga joylasak, metallarning quyidagi elektroximiyaviy kuchlanishlar qatoriga (bu qatorni H.H. Beketov tuzgan ) ega bo‘lamiz: Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H , Cu, Hg, Ag, Au, Pt. Bu qatorda chapdan o‘ngga tomon metallning “aslligi” ortadi; aksincha o’ngdan chapga o’tganda metallning “noaslligi” kuchayadi.
Bu qatorda turgan metallardan galvanik element yaratsak, “noasl” metall manfiy qutbni (katodni) va “asl” metall musbat qutbni (anodli) tashkil qiladi. Masalan, Yakobi-Daniel elementi: Zn/ZnSO4| | CuSO4 /Cu da mis musbat qutb (katod), rux-manfiy qutb (anod) bo‘ladi.
Elektronlar ruxdan chiqib tashqi zanjir orqali misga boradi va eritmadagi Cu2+ ionlari bilan birikib, Cu atomlarini hosil qiladi (misga tashqi zanjirdan elektronlar keladi, shning uchun ham u katod). Katodda mis cho‘kadi. SO4 ionlar sifon (yoki diafragma) orqali o‘tib Zn2+ ionlari bilan birikadi. Bu elementda boradigan ximiyaviy protsessning yig‘indi tenglamasi:
CuSO4 +Zn > ZnSO4 + Cu dan iborat. Rux eriydi, mis cho‘kadi. Uning hisobiga elektr toki hosil bo‘ladi. Bunday reaktsiyalarning hammasida ham asl metall qaytariladi, noasl metall esa oksidlanadi. Binobarin, u o‘zidan tashqi zanjirga elektronlar berib anod vazifasini o‘taydi.
|
| |