Umumiy kimyo

LABORATORIYA ISHI №21
GALVANIK ELEMENTLARNING EYUK NI ANIQLASH.
R-307 POTENSIOMETR YORDAMIDA EYUKNI ANIQLASH
Ishdan maqsad: Galvanik elementning EYUK ini aniqlash asosida alohida elektrod potensiallarini hisoblash va eritma pH ini hisoblab topishni o’rganish.
Kimiyoviy reaksiya natijasida elektr energiyasi hosil qiladigan qurilma galvanik element deb ataladi. Bunday asbobda kimiyoviy energiya elektr energiyasiga aylanadi. Galvanik elementda o’ziga xos EYUK paydo bo’ladi. EYUK elektrolitga tushirilgan metallar tabiatiga, elektrolit konsentratsiyasiga va temperaturaga bog’liq. EYUK metall bilan elektrolit chegarasida hosil bo’ladigan potensiallar farqiga tengdir: E = P₁ - P₂.
Ish bajarish tartibi: elementlarning EYUK ini kompensasion moslama yordamida o’lchash mumkin. Moslama o’zgarmas elektr toki manbai bo’lishi uchun 1,8-2,0 V kuchlanishli akkumulyatordan va N simon shisha idishdan iborat normal Veston elementidan tashkil topgan. Veston elementi doimiy EYUK ga ega (25°C da E =1,1 V), faqat tashqi temperatura o’zgarganda bir muncha o’zgarishi mumkin. Bu ishda:
birinchidan, YAkobi-Daniel elementining EYUK ini aniqlash mumkin;
ikkinchidan, alohida elektrodlarning potensiallarini aniqlab, olingan natijalarni Nernst tenglamasi bo’yicha nazariy hisoblangan qiymatlar bilan solishtirish mumkin;
uchinchidan, galvanik elementning (YAkobi-Daniel) EYUK ini temperaturali koeffisientini aniklab, termodinamik kattaliklarni hisoblash mumkin.
YAkobi-Daniel elementlarining EYUK ini aniqlash uchun quyidagi
zanjir tuziladi (8.1-rasm):
Ikki stakanlarning biriga rux sulfat, ikkinchisiga mis (P) sulfat eritmalari quyilib, ularga tegishli rux va mis elektrodlari rasmda ko’rsatilganidek tushiriladi. Har ikkala stakan tuz ko’prikchasi yordamida tutashtiriladi. Tuzilgan element potensiometrga ulanib, uy temperaturasida va eritmalarning turli konsentratsiyalarida EYUK o’lchanadi.

8.1-rasm. Akkumulyator.

Galvanik elementlar (elektrokimiyoviy zanjir), bizni misolda YAkobi-Daniel elementi, quyidagicha yoziladi:
^(-)Zn (ZnSO₄) KCl (CuSO₄) Cu⁽⁺⁾
C₁ C₂
EYUK potensiallar ayirmasiga teng: E = P₁ – P₂.
C₁ va C₂ lar eritmalarning normal konsentratsiyalari, ularning qiymatini o’qituvchi beradi. Olingan natijalar hisoblanganlar bilan taqqoslanadi.
R-307 potensiometr yordamida EYUK o’lchanadi.

ALOHIDA ELEKTRODLARNING POTENSIALINI ANIQLASH.

Elektrod potensialining qiymatiga elektrodning tabiatini ta’siri. Aniqlangan va hisoblangan potensiallarning qiymatlarini o’zaro taqqoslash.
Yarim elementlardan (bir qismda qo’llaniladigan elektrodlardan) ikkita zanjir tuziladi. Ulardan biri normal elektrodlar, ya’ni kolomel’ elektrod:
ularning EYUK o’lchanadi.

1. 
   ^(-)Zn (ZnSO₄) KCl (Hg₂Cl₂) Hg⁽⁺⁾
   

Bunday elementning EYUK kalomel va rux elektrodlari potensiallarining ayirmasidan aniqlanadi. Alohida potensiallarni hisoblash quyidagi formulalar yordamida amalga oshiriladi:
E = P_kal – P_Zn, P_Zn = P_kal – E

2. 
   ^(-)Hg (Hg₂Cl₂) KCl (CuSO₄) Cu ⁽⁺⁾
   

E = P_Cu – P_kal, P_Cu = P_kal + E
Galvanik elementning EYUK ini temperaturali koeffisientini va termodinamik kattaliklarini o’lchash.
Galvanik elementning EYUK har xil temperaturalarda o’lchab turib, reaksiyaning termodinamik potensialini, entropiya va entalpiyasini aniqlash mumkin. Elementlarda sodir bo’layotgan reaksiyalarning termodinamik funksiyalarini aniqlash uchun qo’l ostidagi elementlardan galvanik element tuziladi:
^(-)Zn (ZnSO₄) (CuSO₄) Cu⁽⁺⁾
Yarim elementlarni maxsus ushatkichlar yordamida temperaturasi 0,1°C aniqligida sozlanadigan termostatda kerakli temperaturada o’rnatiladi. Element termostatining temperaturasini qabul qilishi uchun termostatda 10-15 minut ushlanib turiladi. So’ng element tuzli ko’prik bilan birlashtirilib, R-307 potensiometr yordamida potension usulda uning EYUK o’lchanadi.
Elementning EYUK bir xil temperaturada har 5-6 minut oralatib bir necha marta o’lchanadi. Qachonki uchta ketma-ket o’lchovlar bir xil natija bersa, o’lchash tugatilib, boshqa temperaturadagi o’lchashga o’tiladi. O’qituvchi aytgan ikkita temperaturada o’lchashlar bajariladi.


Ishning hisoboti: olingan natijalar asosida EYUK va uning temperaturali koeffisienti hisoblanadi.

Temperatura koeffisenti manfiy yoki musbat bo’lishi mumkin.
Agar _{ } ning qiymati musbat bo’lsa, elementning EYUK temperatura ko’tarilishi bilan oshadi, T∆S > 0 va element issiqlik yutilishi bilan ishlaydi. Galvanik elementda sodir bo’ladigan reaksiya endotermikdir.
Agar _{ } ning qiymati manfiy bo’lsa, elementning EYUK temperatura ko’tarilishi bilan kamayadi va ish sistemaning ichki energiyasi kamayishi hisobiga borib, issiqlik chiqadi. Demak, reaksiya ekzotermik.
Agar _{ } = 0 bo’lsa, elementning EYUK temperaturaga bog’liq emas. Bunda elementning ishi faqatgina sistemaning ichki energiyasining kamayishi hisobiga borib, issiqlik chiqmaydi va yutilmaydi.
EYUK ning temperaturaga bog’liqligidan energiyaning o’zgarishini hisoblab topish mumkin:
∆S = nF (∆E/∆T); ∆H = -nFE (∆E/∆T);
∆G = -nFE; ∆H = ∆G + T∆G.
Sshunday qilib, turli temperaturalarda galvanik elementning EYUK ini
o’lchab turib, reaksiyaning termodinamik potensiali, entropiya va entalpiyaning
o’zgarishini aniqlash mumkin. Shuningdek reaksiya issiqlik effekti hisoblanadi.


Joriy nazorat savollari va topshiriqlar:

1. 
   Galvanik elementlar termodinamikasi. Galvanik elementlar uchun Gibbs-Gelmgols tenglamasi.
   
2. 
   Galvanik elementlar uchun Vant-Goffning izoterma tenglamasi. Standart EYUK va normal potensial nima?
   
3. 
   Elektrod potensiallarning yuzaga kelishi. Elektrod potensiali uchun Nernst tenglamasi.
   
4. 
   Oksidlanish-qaytarilish potensiali. Nernst tenglamasi.
   
5. 
   Gaz elektrodlar. Vodorod elektrod va standart potensial.
   
6. 
   Kalomel elektrodi. Bu xil potensial uchun Nernst tenglamasi.
   
7. 
   Normal potensiallar va kuchlanish qatori.