Elektroliz jarayonini tushuntirib beruvchi qonunlar

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- ; 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 ,
|
Ba Sr , 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:
Faol metallar
faol metal va kislorodsiz kislota qoldiqli tuz NaCl Na+ + Cl-
Katod (-): Na+ + 1e =Na
Anod (+): Cl - -1e =Cl ; Cl + Cl =Cl Xulosa:
Faol metal va kislorodli kislota qoldiqli tuz
Na SO 2Na+ +SO - Katod (-): 2Na++2e =2Na
Anod (+): 2SO 4e= 2SO +O
Xulosa:
Faol metal gidroksidi
4NaOH (elektroliz) 4Na + 2H O + O
Kam faol metall
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=Jt 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 - = 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
|