Elektroliz reja

Po2

EOH^-/O₂ =E⁰OH^-/O₂ + 0,0147 lg a^4OH−

Gazli elektrodlar asosan kosmonavtikada ishlatiladi.

Aloxida olingan elektrodning potensiali absolyut potensial deyiladi. Lekin uni ulchash juda kiyin. Shuning uchun amalda nisbiy elektrod potensial bilan ish kuriladi. Buning uchun solishtirilayotgan elektrodlarning birini absolyut potensiali nolga teng deb kabul kilinadi. Bunday elektrod sifatida standart vodorod elektrod kabul kilingan. Elektrodning standart potensiali (E⁰) deb, aktiv ionlar konsentrasiyasi 1 mol/l ga teng bo'lgan, 25^oS da uz tuzi eritmasiga tushirilgan elektrod potensiali orasidagi ayirmaga aytiladi.

Standart elektrod potensial kiymatini aniqlash uchun galvaniq element tuziladi. Bu galvaniq elementda birinchi elektrod sifatida standart vodorod elektrod, ikkinchi elektrod sifatida potensial kiymati aniqlanishi kerak bo'lgan metall plastinka olinadi. Masalan, Zn ning normal potensialini aniqlashda aktiv Zn ionlari konsentrasiyasi 1 mol/l ga teng bo'lgan ZnSO₄ ning 1 eritmasiga tushirilgan ruxli elektrod standart vodorod elektrod bilan tutashtiriladi. Xosil kilingan galvaniq elementning elektr yuritish kuchi ulchanib, E=E₁-E₂ formo'la asosida Zn ning standart elektrod potensiali xisoblab topiladi.

E⁰ Zn/Zn^2- = -0,766 Vga teng. Demak, galvaniq elementda rux elektrod potensiali bilan standart vodorod elektrod potensiallarining ayirmasi 0,788 ga teng. Rux elektrod manfiy bo'lgani uchun undagi elektrodlar tashki zanjir orqali vodorod elektrodga o'tadi.

Misning standart elektrod potensiali E⁰ Cu²⁺/Cu = +0.348 V ga teng. Standart elektrod potensial kiymati qancha kichik bulsa, metall atomi uz elektronini shuncha oson yukotadi. ya'ni uning ximiyaviy aktivligi yuqori bo'ladi.

Ximiyaviy reaksiya natijasida elektr energiya xosil qiladigan, ya'ni ximiyaviy energiyani elektr energiyaga aylantiradigan asboblar galvaniq elementlar deyiladi.

Galvaniq element xosil qilish uchun elektrolit eritmasiga ikki xil metall tushirilib, ularning uchlari tashki zanjir orqali bir-biriga ulanadi. Italiya olimi Volt mis va rux plastinkalarini sulfat kislotasiga tushirib, ularni o'zaro tutashtirganda elektr toki xosil bo'lishini kuzatadi va bu element keyinchalik volt elementi deb ataladi. Bunday galvaniq elementda elektronlar tashki zanjir orqali rux elektroddan mis elektrodga o'tadi. ya'ni rux manfiy, mis musbat zaryadlanadi. Tajribadan kurinib turibdiki, eritmada ichki zanjir orqali SO2^-₄ ionlari elektronlar yo'nalishiga teskari yo'nalishda xarakat qiladi. Natijada rux elektrod oksidlanadi, vodorod ioni esa mis elektrod sirtida kaytariladi va gaz xolida ajralib chiqadi. Elektrodlarning elektrolit eritma bilan tuknashish yuzasida kuyidagi prsesslar boradi:

Rux elektrodda Mis edektrodda

Zn0-2e = Zn2+ H₂SO₄ + 2e = H₂ + SO₄2- oksidlanish prosess kaytarilish prosess

Bu elektrod prosesslarni umumlashtirib oksidlanish-kaytarilish reaksiyasi xolida kuyidagicha yozish mumkin:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂

Galvaniq elementni xar xil metallar juftidan xosil qilish mumkin. Masalan, Daniel-Yakobi elementida rux va mis elektrodlar tegishlicha ZnSO₄ va CuSO₄ tuzlarining 1 molyar eritmasiga tushirilgan va elektrodlar galvanometr orqali tutashtirilgan. Bunda elektronlar aktiv metalldan (Zn) noaktiv metallga (Cu) tomon yo'naladi. Agar elektrolit eritmalar o'zaro birlashtirilmasa, pyx sulfat eritmasida musbat zaryadlangan Zn ionlari, mis sulfat eritmasida manfiy zaryadlangan SO₄^2- ionlari tuplanadi, bu esa prosessning davom etishiga karshilik kursatadi. Shuning uchun ikkala idishdagi eritmalar elektrolit eritmasi bilan tuldirilgan naycha yoki yarim utkazgich tusik yordamida tutashtiriladi. Bu bilan Zn²⁺ kationlari va SO₄^2- anionlarining bir idishdan 2-chi idishga diffuziyalanishi ta'minlanadi va natijada oksidlanish-kaytarilish prosessi davom etadi:

Zn⁰ + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu⁰

Bu galvaniq elementni kuyidagi elektroximiyaviy sxema bilan yozish mumkin: A(-)Zn²⁺ / Zn// Cu²⁺ / Cu (+) K

anod katod

Bundan kurinadiki, anodda, oksidlanish prosessi, katodda kaytarilish prosessi boradi.

Galvaniq elementning elektr yurituvchi kuchi (e.yu.k.) ni aniqlash uchun elektrod potensial kiymati kattasidan kiymati kichigi ayirib tashlanadi. Masalan, normal konsentrasiyadardagi rux-mis elementida: E.YU.K.= E⁰ Cu²⁺/Cu^-E Zn²⁺ / Zn = +0,34-(-0,76) = +1.1 V

Metall elektrodlarning eritmadagi ionlar konsentrasiyasi oshsa, potensiali kamayadi, natijada metallmas elektrodlarning potensiali ortadi. Metall ionlar konsentrasiyasi 1 molG'l ga teng bulmasa, galvaniq elementdagi xar qaysi elektrodning potensialini aniqlash uchun Nernst tenglamasidan foydalaniladi: E =E+ RT*1nC / nF

bu yerda: E- elektrod potensial, R-universal gaz doimiysi

(R = 8,315 J/grad.mol)

F - Faradey (96500 kulon) soni, n - kationning valentligi, C - elektrolit eritmadagi kation konsentrasiyasi, Tabsolyut temperatura. Eo-elektrodning standart potensiali, T=2980 K bo'lganda yuqoridagi formo'la kuyidagicha yoziladi:

E RT*1nC / nF + E⁰ = 2.303*8.315*298 /n ^. 96500 ^. lgC + E⁰

Formo'ladagi 2.303 natural logarifmdan unli logarifmga utish soni, yoki

0.059

E = E⁰ + ⁿ 1 gC

bu yerda; E-berilgan konsentrasiyadagi elektrodning potensiali E⁰ -standart elektrod potensiali.

Xar kanday galvaniq element ishlaganda uning E.YU.K. kamayadi. Galvaniq elementlardagi elektronlarning xarakati natijasida E.YU.K.ning kamayishi galvaniq elementning kutblanishi deyiladi. E.YU.K. kamayish prosessi elektrodlar sirtining va elektrodlar oldidagi eletrolit konsetrasiyasining uzgarishi natijasidir. Masalan, elektrolit eritma sifatida NaCI tuzi temir anod va grafit katod yuzasidagi gazli vodorod elektrodli galvaniq elementda kutblanish xodisasini kurib chikaylik. Bu galvaniq elementning sxemasi kuyidagicha:

A (-) Fe²⁺ / Fe // H⁺ / H₂ (+)K

Bunda: anodda Fe-2e^- = Fe^2+, katodda esa 2H⁺ + 2e^- = H₂ pposecc boradi. Bunday galvaniq elementning

E. YU. K. elektrodlarni potensial ayirmasiga teng: E.YU.K. = E₂H⁺ /H₂ -E Fe²⁺/Fe

Elementning ishlash prisescida anod elektroddagi kush elektr qavatda Fe²⁺ ionlar konsentrasiyasi ortadi va eritmaga ionlarning utishi kiyinlashadi, bu esa tashki zanjir orqali o'tadigan elektronlar sonini kamaytiradi, natijada anod elektrodning potensiali kamayadi. Bu prosess anoddagi kutblanish deyiladi.

Bir vaqtning uzida katod elektroddagi kush elektr qavatda H⁺ ionlar konsentrasiyasi va tashki zanjir orqali katod elektrodga utayotgan elektronlarning ionlar bilan birikishi susayadi, natijada elektronlar tuplanib koladi, katod elektrod potensiali ortadi va katoddagi kutblanish prosessi xosil bo'ladi. Kutblanishning kamayish prosessiga kutbsizlanish deyiladi. Eritmadagi H⁺ va O₂ konsentrasiyasi ortishi bilan katoddagi kutblanish kamayadi. Oddiy sharoitda kislorod molekulasini eritmada oshirishga xavoni suvda eritish natijasida erishiladi. Bunda kislorod molekulasining konsentrasiyasi ortishi CO₂ razining erishini orttiradi, natijada H⁺ ionlar konsentrasiyasi kuyidagi reaksiya buyicha boradi:

CO₂ + H₂O = H₂CO₃ = H⁺ + HCO₃^-

Demak, oksidlovchilar - kislorod molekulasi, NQ ioni katodli kutblanishni kutbsizlantiruvchilari xisoblanadi.

Anodli kutblanishni kutbsizlantiruvchilari anion (masalan, Cl^-, OH^- va xokazo) lardir.

Vodorod elektrodga nisbatan Faqat metall juftlari potensialidan tashqari oksidlangan xoldagi istalgan kaytaruvchining va kaytarilgan xoldagi istalgan oksidlovchining potensialini aniqlash mumkin. Oksidlovchi va kaytaruvchining standart potensial kiymati ularni kanday muxitda ishlatilayotganligiga bog'liq.

Eritmada aktiv ionlar konsentrasiyasi 1mol/l ga teng bo'lgan standart oksidlanish-kaytarilish potensiallari kiymati (E⁰ ) jadvalda keltirilgan. Bu jadvalga asoslanib, ba'zi bir ximiyaviy masalarni yechish mumkin.

Masalan, ammiakli eritmada Su ning xavo kislorodi ta'sirida oksidlanib, [Cu(NH₃)₄ ]²⁺ ga utishni qarab chikamiz:

Cu + 8NH₃ + O₂ + 2H₂O = 2Cu²⁺ + NH₃ + 2O^2- + 2H⁺ + 2OH^- = 2[Cu(NH₃)₄]²⁺ + 4OH^-

Sodir bo'lgan oksidlanish-kaytarilish reaksyyasiga asoslangan galvaniq element sxemasini tuzamiz: A(-) Cu⁺ [Cu(CNH₃)₄] ²⁺ // O₂ /2OH^- (+) K

Xosil bo'lgan juftning standart elektrod potensiallarini jadvaldan olib- E.YU.K. ni xisoblaymiz:

E.YU.K.= E⁰0² /2OH^- -E⁰Cu²⁺/Cu = +0,40-(-0.05)= +0.45 V

Demak, ammiakli eritmada Si xavo kislorodi bilan oksidlanadi, chunki reaksiyaning E. YU. K. musbat kiymatga ega.