2-mavzu: elektr tokining kimyoviy manbalari. Galvanik element. Akkumlyatorlar reja

2-MAVZU: ELEKTR TOKINING KIMYOVIY MANBALARI. GALVANIK ELEMENT. AKKUMLYATORLAR


Reja:
1. Qo'rg'oshinli va ishqoriy akkumlyatorlar.
2. Elektr tokining birlamchi kimyoviy manbalari.
3. Batareyalar, ulardan foydalanish.


Tayach iboralar va so`zlari: akkumulyatorlar, qo'rg’oshinli va ishqoriy akkumulyatorlar, elektr tokining birlamchi kimyoviy manbalari


Elektr tokining kimyoviy manbalari deganda kimyoviy eneigiyani to'g'ridan-to’g'ri elektr energiyasiga aylantirib beruvchi qurilma tushiniladi. U bir yacheykadan tashkil topgan bo’lsa, galvanik element deb qaralishi mumkin.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari elektronlarning bir atomdan ikkinchi atomga o'tishi natijasida hosil bo'ladigan kimyoviy energiya issiqlik energiyasiga aylanadi. Galvanik elementlarda esa kimyoviy energiya elektr energiyasiga aylanadi. Galvanik elementlarda eiektronlar qaytaruvchidan oksidlovchiga metall o'tkazgichlar yordamida o'tadi.
Galvanik elementlaming ta’sirlashuv mexanizmi metallarning kristall tuzilishi xususiyati bilan chambarchas bog'liq.
Metallarning kristall panjara tugunlarida metall ionlari yotadi. Metall suvga botirilganda sirtqi qavatdagi ionlar suvning qutbli molekulalari ta'sirida uziladi va gidratlangan ion holida suvli niuhitga o'tadi. Natijada, metall yaqinidagi eritnia musbat zaryadlanadi. Ionlarning suvga o'tishi natijasida metallda ortiqcha erkin elektronlar paydo bo'lib, metall manfiy zaryadlanib qoladi.
Suvga o'tgan musbat zaryadli ionlar metallarda manfiy zaryad vujudga kelganligi sababli qaytadan metallga tortiladi. Natijada, vaqt birligi ichida metalldan eritmaga o'tayotgan ionlar soni metallga qaytayotgan ionlar soniga tengiashib, tez orada muvozanat qaror topadi.
Metall Q suv↔metalining gidratlangan ionlari + elektronlar.
Metall bilan uni qurshab olgan suv muhiti orasida ma'lum darajada potentsiallar ayirmasi yuzaga keladi. Bu potentsiallar ayirmasi metalining elektrod potentsiali deyiladi. Ionlarning eritmaga o'tish tezligi ularning qaytadan metallga o'tish tezligiga teng bo'lgan holatga muvozanat potentsiali deyiladi.
Turli metallar suvga botirilganda. metallarning aktivligiga qarab, vujudga keladigan potentsiallarning qiymati turlicha bo'ladi. Biroq, barcha xollarda muvozanat qaror topganda eritmadagi metall ionlari kontsentratsiyasi kam bo'ladi. Elektronlarning metallardan yo'qotish yo'li bilan muvozanatni o'ngga siljitish mumkin. Galvanik elementlarda ana shunday jarayon vujudga keltiriladi.
Birinchi yasalgan gal vanik element Daniel-Yakobi elementi deyilib, u mis va rux elektrodlarining shu metallar tuzlari eritmalariga tushirilib yasalgan edi.
Mis-rux galvanik elementida mis va rux elektrodlari mis sulfat va rux sulfat eritmalariga botirilgan bo'ladi. Idishlar agar- agar eritmasi orqali tutashtirilgan. Bu galvanik juftda aktivroq metall - rux ionlari eritmaga o'tadi; shu sliaroitda mis ionlari mis plastinkasi sirtiga adsorbilanadi. Har ikkala elektrod sim orqali tutashtirilsa, elektronlar ruxdan misga o'tadi.
Elektronlami o’tishi natijasida liar ikkala metall bilan uni qurshab olgan muhit orasida muvozanat buziladi. ya’ni rux eriydi. mis esa elektron biriktirib olib, neytral mis atomlariga aylanadi.
Oksidlanish jarayoni borayotgan elektrod anod, qaytarilish jarayoni borayotgan elektrod katod deyiladi.
Zn – 2e = Zn²⁺ (oksidlanish) аnod
Сu + 2e = Сu ⁰ (qaytarilish) katod
Gal vanik elementlaidagi reaktsiyani umumiy qilib quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
Zn+Cu²⁺ =Zn²⁺ +Cu
Elektr tokining paydo bo'lishi mis va rux elektrodiarida vujudga keladigan potentsiallar ayimiasining natijasidir. Olingan metallaming kimyoviy aktivligi qancha ko'p farq qilsa, gal vanik elementdagi oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi shuncha shiddatli boradi.
Metallarning standart elektrod potentsialini bilgan holda galvanik elementning elektr yurituvchi kuchini hisoblab topish mumkin.
Buning uchun algebraik qiymati капа bo'lgan elektrod potentsialidan kichigi ayriladi. Masalan:
E⁰_Cu/Cu2+ = 0,34 B;
E⁰_Zn/Zn 2+ = ^- 0,76 B;
EYuK ⁼ E⁰_Cu/Cu2+ - E⁰_Zn/Zn 2+ = 0,34 – (^- 0,76 B) = 1,10 B
Galvanik elementni sxemalar tarzida quyidagicha tasvirlanadi:
(-) Zn /ZnS0₄ // CuS0₄/Cu (+)
Galvanik elementdan elektr toki manbai sifatida texnikada keng ko'lamda ishtatilmoqda. Bu elementni 1789 yili italyan olimi Volta yaratgan.
Galvanik elementni ishlashi natijasida eiektrodlar potentsiallarini o'zgarLshi galvanik polyarizatsiya deyiladi. Galvanik element polyarizatsiyasining kamayishi depolyarizatsiya deyiladi, shu maqsadda ishlatiladigan moddalar depolyarizatorlardir. Depolyarizator sifatida MnO₂,O₂, K₂Cr₂O ₇, Cu⁺² ionlari va boshqa oksidlovchilar ishlatiladi.
Bunday galvanik elementlarning bir qanchasi ketma-ket ulansa batareya hosil bo'ladi. Elektr tokining kimyoviy manbalari 3 xil birlamchi, ikkilamchi va yonilg'i elementlarga bo'linadi.
Birlarnchi elektr manbalarida reaktsiyadagi faol modda (reaktsiyada ishtirok etadigan modda) tugaganidan so’ng element o‘z faoliyatini to'xtatadi. Ikkilamchi elementlarda reaktsiyaga kirishib tugagan faol modda tashqi elektr manba ta'sirida yana o'z holiga, faol holatiga qaytarilishi mumkin. Bu hoi bir necha marta qaytarilishi va element uzoq vaqt ishlashi mumkin. Ularni akkumulyatorlar deb ham yuritiladi.