Mühazirə Kimyəvi kinetikanın mahiyyəti. Kimyəvi reaksiyanın sürəti və ona təsir edən amillər
Elektrokimyanın predmeti .Kimyəvi və elektokimyəvi proseslər
Yüklə 1,3 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
Elektrokimyanın predmeti .Kimyəvi və elektokimyəvi proseslər
Elektrokimya–kimyəvi enerjinin elektrik enerjisinə və elektrik enerjisinin kimyəvi enerjiyə çevrilməsindən bəhs edən elmdir. Kimyəvi reaksiyalar adətən istilik effekti ilə xarakterizə olunur, daha doğrusu, istilik udulması və yaxud istilik ayrılması ilə müşayiət olunur. Bunlarla yanaşı elə reaksiyalar da mövcuddur ki, onları aparmaq üçün kənardan ona elektrik enerjisi verilir və yaxud əksinə, həmin reaksiyaların hesabına elektrik enerjisi alınır. Bu tip reaksiyalar elektrokimyəvi reaksiyalar adlanır. Elektrokimyəvi reaksiyalara aydınlıq gətirmək üçün onları kimyəvi reaksiyalardan fərqləndirən əsas cəhətləri müəyyən etmək lazımdır. Aydınlaşdırmaq lazımdır ki, nə üçün reaksiyalar birinci halda istili effekti ilə, ikinci halda isə elektrik enerjisi ilə xarakterizə olunur. Bu məqsədlə aşağıdakı reaksiyanı nəzərdən keçirək: Fe 3+
+ = Fe
2+ + Cu
2+ (A) Əgər həmin reaksiyanı kimyəvi proses kimi aparmaq lazımdırsa, onda həmin reagentlər eyni qabda yerləşdirilir və effektiv qarışdırılır. Reagentlər toqquşduqda məsafədən elektron mübadiləsi baş verir ki, bu da oksidləşmə-reduksiya reaksiyası kimi xarakterizə olunur. Kimyəvi reaksiya zamanı Fe 3+ ionları oksidləşdirici, Cu + ionları isə reduksiya edici rolunu oynayır. Analoji qaydada hidrogen və oksigen əsasında suyun əmələ gəlməsində də eyni proseslər baş verir: 2H 2
2 = 2H
2 O (B) Burada oksigen atomları reduksiya olunur (elektronları qəbul edir), hidrogen atomları isə oksidləşir (elektronları verir). Göstərilən misallarda reaksiyanın əsas şərti reaksiyaya girən reagentlərin toqquşması onların fiziki əsası isə elektronların reduksiya edicidən oksidləşdiriciyə yaxın məsafədən keçməsidir. Yalnız reagentlərin toxunması anında onlar arasında elektronların mübadiləsi üçün şərait yaranır, şübhəsiz ki, reagentlər arasında elektronların ötürülməsinin əsas səbəbi isə onların aktivlik enerjilərinin nisbətindən asılıdır. Odur ki, kimyəvi reaksiyanın baş verməsinin funksiyası aktivlik enerjisi hesab olunur. Bu səbəbdən də kimyəvi reaksiyaların xarakterik xüsusiyyətləri istilik effekti ilə izah edilir. Eyni zamanda (A) və (B) reaksiyalarını elektrokimyəvi yolla da aparmaq mümkündür. Bu məqsədlə oksidləşdirici və reduksiya edici reagentlər ayrılıqda qablarda yerləşdirilir. Elektronlar isə onlar arasında naqillər vasitəsilə ötürülür. Burada elektrod materialı kimi platindən hazırlanmış lövhələr istifadə edilir, şəkildə göründüyü kimi, elektroddan biri Cu + olan məhlulda, digəri isə Fe 3+
ionları olan məhlulda yerləşdirilir. Dövrə qapanarkən Cu + elektronlarını itirir: Cu +
Cu
2+ + e
- (Pt)
Elektronların reaksiya iştirakçısından aldığına görə həmin elektrod anod adlanır. Elektronlar xarici dövrə boyunca digər elektroda keçdiyinə görə ampermetr cərəyan göstərir. İkinci elektrodda izafi elektron əmələ gəldiyinə görə onu asanlıqla Fe 3+ ionlarına ötürür. Bu proses katodda baş verir: Fe 3+ + e - (Pt)
Fe
2+ + Pt
Beləliklə, katodda və anodda baş verən reaksiyaların cəmi (A) kimyəvi reaksiyası ilə eynidir. Ancaq, fərq ondadır ki, birinci halda kimyəvi reaksiyanın hesabına istilik enerjisi, ikinci halda isə naqillərdə elektrik cərəyanı əmələ gəldi. Eyni qayda üzrə (B) reaksiyasını da elektrokimyəvi üsulla aparmaq mümkündür. Bu məqsədlə, hər iki qabda sulfat turşusu məhlulu yerləşdirilir. Elektrodlardan birinin səthindən hidrogen qazı, digər platin elektrodunun səthindən isə oksigen qazı buraxdıqda paralel olaraq elektrodlar üzərində aşağıdakı reaksiyalar baş verir:
Anodda H 2 + 2H 2 O + Pt
2H
3 O + + 2e - (Pt) Katodda ½ O 2 + 2H 3 O + + 2e - (Pt) 3H
2 O + Pt
Göstərilən misallarda kimyəvi reaksiyanın hesabına elektrik enerjisi alınır. Elektrik enerjisinin hesabına kimyəvi reaksiyalara dair də çoxlu misallar göstərmək olar. Buna əyani misal olaraq akkumulyatorda gedən prosesləri göstərmək olar. Belə ki, müəyyən həcmdə, sulfat turşusu ilə doldurulmuş qabda – akkumulyatorda iki lövhə – elektrod yerləşdirilmişdir. Bu lövhələrdən biri qurğuşun, digəri isə qurğuşun 4-oksiddən ibarət olsa, bu zaman turşu ilə elektrodlar arasında aşağıdakı kimyəvi reaksiya gedər: Pb+PbO
2 +2H
2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O Ayrılıqda qurğuşun elektrodu üzərində: Pb+SO 4 -2 PbSO 4 +2e -
Qurğuşun 4-oksid üzərində isə: PbO 2 +4H + +SO
4 -2 PbSO 4 +2H
2 O – 2e
-
reaksiyaları gedir. Bu zaman dövrədə elektrod reaksiyalarında iştirak edən elektronların hesabına elektrik cərəyanı əmələ gəlir. Bu hadisə kimyəvi reaksiyanın elektrik enerjisinə çevrilməsi və ya akkumulyatorun boşalması adlanır. Beləliklə, qurğuşun akkumulyatorunda elektrik enerjisi qurğuşunun və qurğuşun 4-oksidin kimyəvi reaksiya nəticəsində sərf olub qurğuşun sulfata çevrilməsi nəticəsində əmələ gəlir. Nəhayət qurğuşun və qurğuşun 4-oksid tamamilə qurğuşun sulfata çevrildikdən sonra akkumlyator sönür. Akkumlyatoru doldurmaq üçün elektrodları daimi cərəyan mənbəyindən sabit cərəyan vermək lazımdır. Bu zaman elektrodlar üzərində yuxarıda göstərilən reaksiyaların əksinə proses baş verir: qurğuşun sulfat yenidən qurğuşuna və qurğuşun 4-oksidə çevrilir, daha doğrusu elektrik enerjisi kimyəvi reaksiyaya sərf olunur. Nəticədə akkumulyator dolur. Elektrik enerjisinin kimyəvi enerjiyə çevrilməsinə elektroliz deyilir. Elektrodlar üzərində elektronların məhlul və elektrod arasında bir-birinə keçməsi hadisəsinə elektrokimyəvi proses deyilir. Bu zaman bir-birindən fazaca ayrılmış elektrodlarda müxtəlif reaksiyalar gedir. Elektrokimyəvi prosesin getməsi üçün elektrodlardan 1-ci dərəcəli elektrik keçricilərindən başqa elektrodlar arasındakı boşluğu dolduran elektrolit məhlullar, 2-ci dərəcəli elektrik keçiriciləri də lazımdır ki, bunlar hamısı birlikdə elektrokimyəvi sistemi təşkil edir. Kimyəvi və elektrik enerjilərinin qarşılıqlı çevrilmələri ancaq elektrokimyəvi sistemlərdə baş verə bilir və bu sistemin xüsusiyyətləri elektrokimya predmetinin məzmununu təşkil edir.
Yüklə 1,3 Mb. Dostları ilə paylaş:
|