Elektroliz reja

K E

I, II qonunlarning matematik ifodasi kuyidagicha:

E ⋅Q

m =

96500

bu yerda; m - kaytarilgan yoki oksidlangan modda mikdori, E - moddaning ekvivalenti, Q-elektr

mikdori urniga J*t kuyilsa:

J-tok kuchi. t-tok utish vaqti (sekunad.) E*J*t m = --------- 96500

Faradey qonunlarini bilgan xolda kuyidagilarni xisoblash mumkin: a) Elektr mikdori ajratib chikaradigan modda mikdorini:

b) Ajralib chiqqan modda mikdoriga va tokni elektrolizdan utish vaqtiga qarab tok kuchini.

Turli metallar suvga botirilganda vujudga keladigan potensiallarning kiymati turlicha bo'ladi. Metall qancha aktiv bulsa, uni kurshab turuvchi suv muxitiga shuncha kup ion o'tadi, natijada metall plastinkada paydo bo'ladigan manfiy zaryadning kiymati yuqori bo'ladi. Bu esa ayrim metallarning kristall panjaralarida kationlarning bir xil bog'lanish energiyaga ega emasligi va bu kationlarning bir xilda gidratlanmasligi natijasidir. Bu yerda kationlarning effektiv radiusi katta rol uynaydi.

Agar metall (masalan, Zn) uz to'zining (masalan, rux sulfat) eritmasiga tushirilsa, metall-suyuqlik sirtidagi muvozanat siljiydi va yangi potensiallar ayirmasi xosil bo'ladi.

Oddiy moddalarni kaytaruvchi-oksidlovchi xossasi uzgacha bo'ladi. Elektrod potensiallar uchun eritmalardagi oddiy moddalar reaksiyada kristall panjaradagi atomlararo bog'lanishni uzishga sarf bo'lgan energiyani xamda ionlarni eritmaga utishdagi gidratlanish energiyasini xisobga olish kerak. Masalan, Cu va Zn ni D. I. Mendeleyevning elementlar davriy sitemasida joylanishiga qarab ionlanish energiyasini kiymati Cu =738 va Zn =901 kj ga teng. Demak, Cu elementi Zn elementiga qaraganda kuchlirok kaytaruvchilik xususiyatiga ega bo'lishi kerak, lekin Su ning kristall panjarasidagi bog'lanish ancha mustaxkam. Shuning uchun Cu ionining rux ioniga nisbatan gidratlanish energiyasi kam. Bu esa mis ionlarini eritmaga utishini kiyinlashtiradi Shuning uchun mis ruxga nisbatan juda kuchsiz kaytaruvchidir. Elektrod potensialining kiymati metallning tabiatiga, eritmadagi ionlar konsentrasiyasiga va temperaturasiga bog'liq bo'ladi. Gazli elektrodlar gaz va gaz ioni bo'lgan eritma bilan tuknashib turadigan biror noaktiv metall utkazgich (Pt) dan iboratdir.

Metall utkazgich elektronlar okimini xosil qiladi, uzi esa eritmaga ionini bermaydi. Masalan, normal vodorod elektrodni kurib chikaylik. Platina plastinkasini aktiv vodorod ionlar konsentrasiyasi 1 mol/l bo'lgan 2 H sulfat kislota eritmasiga tushirib, eritmadan 1 atom bosim (25^oS da) vodorod utkazsak, vodorod platina plastinka sirtiga yutilib, vodorod plyonkasini (parda) xosil qiladi. Buning natijasida elektrolit (H₂SO₄) eritma platina plastinka bilan tuknashmasdan vodorod plyonkasi bilan tuknashadi va vodorod elektrod xosil bo'ladi. Vodorod elektrod metall elektrodlar kabi eritmaga uz ionini beradi:

H₂ ^⇔ 2H⁺ + 2e^-

Natijada eritma bilan vodorod elektrod orasida potensiallar ayirmasi xosil bo'ladi va uni normal vodorod elektrod potensiali deyiladi. U shartli ravishda nolga teng deb kabul kilingan. Shunday qilib, eritmaga kation beruvchi gazli vodorod elektrod xosil bo'ladi. Gaz elektrodlardagi reaksiyalarda gazlar ishtirok etgani uchun, bu elektrodlar potensiallari gazlarni parsial bosimiga bog'liq bo'ladi. Vodorod elektrod uchun Nernst tenglamasini 2980 K da kuyidagicha yozish mumkin:

0.059 a²_H+

E_H+/H = ------------ 1 g --------

1 P_H2

bu yerda : P_H2- vodorodning parsial bosimi, a_H+ - elektrolitdagi H⁺ ionlar aktivligi.

Vodorod elektrodga o'xshash kislorod elektrodni tuzish mumkin. Masalan, platinani kislorod va kislorod xosil kiluvchi ioni (gidroksil ioni-ON^-) bo'lgan eritma bilan tuknashtirish kerak, ya'ni O₂ , Pt/OH_- Agar kislorodli elektrodda kuyidagi tenglama bilan reaksiya borsa:

O₂ + 2H₂O + 4e ^⇔ 4OH^-

Nernst tenglamasi kuyidagicha yoziladi: