Elеktrodda sodir bo`ladigan jarayonlar. Nеrnst tеnglamasi. Galvanik elеmеntlar. EyuK

Nernst tenglamasi. Elektrod potentsialining metall tabiatiga, eritmadagi ionlar kontsentratsiyasi (aktivligi)ga va haroratga miqdoriy bog’liqligi nemis fizik olimi V.Nernst (1864-1941) tomonidan yaratilgan tenglama orqali ifodalanadi.
Nernst tenglamasi kimyoviy reaktsiya izoterma tenglamasi asosida chiqariladi: ya’ni termodinamikaning ikkinchi qonuni xulosalaridan biridir. Elektrod reaktsiyalarini ko’rsak: M^z++Ze^-→M
1 mol metall ionining metaldan eritmaga o’tishi yoki eritmadan metallga o’tishidagi elektr ishi N_el=ZF_M, bu erda Z – ionning zaryad soni; _M – elektrod potentsiali, V; F – Faradey soni, Kl/mol.
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga muofiq maksimal ish R_el=G va kimyoviy reaktsiyaning izoterma tenglamasiga muofiq ; bu erda G – reaktsiyaning Gibbs energiyasi; a(M) – metallning qattiq holatdagi aktivligi; a(M^Z+) – eritmadagi shu metall ionining aktivligi.
Tenglama qiymatlarini o’rniga qo’ysak Ushbu tenglama kelib chiqadi: ZF_M= ; bu erdan _M=
Doimiy haroratda ifodasi doimiy qiymat bo’lib, elektrod xossasi orqali aniqlanadi. Qattiq holatdagi metall aktivligi birga teng deb olinsa, elektrod reaktsiyasi uchun Nernst tenglamasi kelib chiqadi: M^z++Ze^-→M
_M=
Agar ionlar aktivligi a(M^Z+)=1 bo’lsa, yuqoridagi tenglama _M=⁰ bo’ladi
Metall va uning tuzi eritmasining aktivligi M^Z+ birga teng bo’lgan vaqtdagi sathlar chegarasidagi potentsiallar skachogi standart elektrod potentsiali yoki standart oksidlanish qaytarilish ( ) potentsiali deyiladi.
Suyultirilgan eritmalar aktivlik koeffitsienti birga yaqin bo’lgani uchun aktivlik o’rniga kontsentratsiyani qo’yish mumkin. U holda Nernst tenglamasi quyidagi ko’rinishga o’tadi: .
Qaytar galvanik element potentsial skachogini vujudga kelishini Nernst tenglamasi orqali tushuntirishning soddaroq varianti – osmotik nazariya deb ataladi. Bu nazariya bo’yicha o’zining ionlarining eritmasiga yoki suvga tushirilgan metall eritmaga zaryadlangan ionlar bera boshlaydi (panjara o’zining ionlariga ega bo’lib, ular orasida elektronlar bo’ladi). Metall ionlarini eritmaga o’tishga bo’lgan intilishini Nernst metallarning elektrolitik erish uprugosti deb nomladi va (P) bilan belgiladi (bug’lanish uprugostiga monand tarzda). Metall plastinkasi o’z ionlarini eritmaga yuborib, o’zi manfiy zaryadlanadi. CHunki metall ionlarini eritmaga o’tkazganda, elektronlar uning sathida to’planadi va manfiy zaryadlaydi. Natijada metallva eritma sath chegarasida qo’sh elektr qavati hosil bo’ladi (yassi kondensaton). Eritmaga o’tgan musbat zaryadlangan ionlar va manfiy zaryadlangan metall plastinkasi orasida elektrik tortilish vujudga keladi. Bu jarayonni yana davom etishiga yo’l qo’ymaydi. Oqibatda metall va eritmaning bir-biriga tegib turgan chegarasida qo’sh elektr qavati hosil bo’lib, potentsiallar skachogi vujudga keladi. Metall va eritma orasida potentsiallar farqi hosil bo’ladi. Bir-biriga tegib turgan metall va suyuqlik sathlarida vujudga keladigan potentsial elektrod potentsiali deyiladi. Metall o’z tuzilishiga va metalldagi atom – ion orasidagi bog’ mustahkamligiga bog’liq tarzda atom-ion holatidan ionlar eritmaga o’tish qobiliyati bir xil bo’lmaydi. Boshqa tomondan ionlar eritmadan metall sathiga o’tishga intiladi. Bu intilishni Nernst ionlarning osmotik bosimi deb ataydi va () bilan ifodalaydi. Eritmadagi ionlarning osmotik bosimi eritma kontsentratsiyasiga to’g’ri proportsional: 
SHunday qilib, M/eritma sathlar chegarasidagi potentsiallar skachogi eritma kontsentratsiyasiga va metall tabiatiga bog’liq. Bu holatni Nernst ushbu tenglama bilan ifodalaydi: ; agar
=P bo’lsa =0;
>P bo’lsa =(+);

=(-).
Agar  ekanligini inobatga olsak, yoki berilgan haroratda va berilgan metall uchun doimiy haroratda bo’lgani uchun zero, agar bo’lsa, bo’lib qoladi, uni deb belgilab, o’rniga qo’ysak Nernst tenglamasi kelib chiqadi:
bu erda - normal elektrod potentsialidir. Agar metall 1 g-ekv o’ziga monand kation saqlovchi 1 litr eritmaga tushirilsa, normal elektrod potentsiali vujudga keladi. berilgan metall uchun berilgan haroratda doimiy qiymat bo’lib, shu metall uchun xarakterli qiymatdir. Metallarning kuchlanish qatori ko’rib chiqiladi. Metallarning kuchlanish qatori ularning normal elektrod potentsiallari asosida tuzilgan. Bu qatorda vodorodgacha bo’lgan qatorda joylashgan metallar manfiy potentsialga, vodoroddan keyin joylashganlari esa musbat qiymatga ega bo’ladi.