Дәріс 8. Электрохимиялық процесстер

Мазмұ ны:

1. Электродты потенциалдар туралы тү сінік.

2. Электр қ озғ аушы кү ш жә не оның ө лшем бірлігі.

1. Электрохимия – ТТР нә тижесінде электр тогы пайда болуын (гальвани элементтері) жә не электр тоғ ы ә серінен ТТР-ларының (электролиз) жү ру заң дылығ ын зерттейтін химияның бір бө лімі.

Металдар тотық сыздандырғ ыштар, бірақ ә р металдың электрон бергіштігі ә р тү рлі. Металдардың тотық сыздандырғ ыш қ абілетін Н. Н. Бекетов зерттеп, олардың бұ л қ абілетінің азаюына байланысты орналастырып, металдардың кернеулік қ атарын қ ұ рғ ан.

Металды суғ а батырғ анда полюсті су молекулалары ә серінен металдардың беті ептеп ериді. Осынын нә тижесінде электрондар металл пластинкасының бетінде қ алып, ал катиондар ерітіндіге кө шеді. Бірақ металдардың еру процесі кө пке бармайды, аздан кейін тепе-тең дік кү й орнайды, яғ ни белгілі бір уақ ыт ішінде қ анша катион ерітіндіге кө шсе, сонша катион қ айтадан металл пластинкасына ауысады:

Ме + mH₂O ↔ Meⁿ⁺ ∙ nH₂O + nē

Металдардың бетінде қ алғ ан электрондардың есебінен металл пластинкасы теріс зарядталады, ал ерітіндіге кө шкен металл катиондары оны оң зарядтайды. Судың орнына металдардың ө з тұ здарын да алуғ а болады. Бұ л жағ дайда активті металдар тұ здар ерітінділеріне батырғ анда еріп, теріс зарядталады, ал активтігі кем металдар тұ здар ерітінділеріне батырғ анда, металл ерімейді, керісінше, ерітінділердегі катиондар металдың бетіне кө шеді де оны оң зарядтайды, ал қ алғ ан аниондар оң пластинкағ а тартылып, ерітіндіні теріс зарядтайды. Сонымен, металл мен ерітіндінің жанасқ ан бетінде потенциалдар айырмасы пайда болады, оны металдардың электродтық потенциалы (Е⁰) деп атайды. Е⁰ мә ні аз болғ ан сайын, металдың тотық сыздандырғ ыш қ абілеті кө бірек болады. Е⁰ сандық мә ні металдардың табиғ атына (активтігіне), ерітіндідегі иондардың концентрациясына, температурағ а байланысты болады.

Е⁰ абсолюттік мә ндерін тікелей ө лшеу осы уақ ытқ а дейін мү мкін болмай отыр, тек салыстырмалы потенциалдарын ө лшейді. Салыстырмалы электрод ретінде стандартты сутектік электрод қ олданылады да оның потенциалы нольге тең деп алынады.

Электродтық потенциал мына Нернст тең деуі арқ ылы табылады:

Е= Е⁰ + (0, 059/n) lgCMeⁿ⁺

CMeⁿ⁺ - металл иондарының молярлы концентрациясы

n- металл иондарының заряды.

Гальвани элементтері - химиялық электр энергиясының кө зі, электр тогы ТТР нә тижесінде пайда болады. Гальваникалық элементтерде тотығ у процессі бір электродта (анодта), тотық сыздану процесі екінші электродта (катодта) жү реді. Мұ ның ө зі электродтарда ә р тү рлі потенциалдар айырмасы болып тұ руын қ амтамасыз етеді.

2. Элементтің электр қ озғ аушы кү ші (э. қ. к. ) -де сол потенциалдар айырмасына байланысты болады. Анод ретінде электродтардың потенциал мә ні тө менірек металды алады: Е_а < Е_к.

Мысалы: мыс-мырыш элементінде немесе Даниель-Якоби элементтерінде

(-)Zn/Zn²⁺ ║ Cu²⁺/Cu (+)

Cu- оң электрод, катод. Элементте мына процесс жү реді:

(A) Zn -2ē → Zn²⁺- тотығ у процесі

(K) Cu +2ē → Cu⁰- тотық сыздану процесі

Zn- анод, электрондар кө зі.

Э. Қ. К. табу ү шін мә ні ү лкен электродтық потенциалдан (оң электродтың потенциалы) мә ні кіші /терісірек/ потенциал алынады:

Э. Қ. К. = Δ Е= Е_к - Е_а

Δ Е=Е⁰_Cu2+/Cu – E⁰_Zn2+/Zn

Δ = 0, 34 – (-0, 76) =1, 10 В

Сонымен мыс-мырыш гальвани элементі 1, 10 В электр тогын береді. Екі бірдей электрод концентрациясы ә р тү рлі ерітінділерге салынғ ан болса, концентрациялы гальвани элементін қ ұ райды. Мысалы, мыс электродының концентрациясы ә р тү рлі (С¹_Cu2+< С^ІІ_Cu2+) мыс сульфаты ерітіндісіне батырса, схеманы былай жазуғ а болады:

(-)Cu/Cu²⁺_С1 ║ Cu²⁺_СІІ/Cu (+)

Осылай гальвани элементін алуғ а болады. Мұ ндай гальвани элементінде анод концентрациясы тө мен ерітіндідегі электрод болады. Гальвани элементі жұ мыс істегенде:

(А) Cu⁰ -2ē → Cu²⁺ (K) Cu²⁺ +2ē → Cu⁰

Концентрациялық гальвани элементінің электролит иондарының концентрациясының қ атынасына байланысты:

Δ Е= (0, 059/n) lgC^ІІ/С^І

Химиялық тоқ кө зі ретінде гальвани элементі техникада кө п қ олданылады. Бірақ гальвани элементтері ө те аз уақ ыт жұ мыс істейді, себебі электродтардың потенциалдары ө згереді, поляризациаланады. Мысалы, мырыш пен мыс пластиналары кү кірт қ ышқ ылына батырылып жасалғ ан Вольт элементтеріндегі мыс электроды потенциалының азаюы оның бетінде сутегінің адсорбцияланып, сутегі электроды сияқ ты жұ мыс істеуіне байланысты, ал мырыш электроды потенциалының оң ғ а қ арай ауысуы, оның ерітіндідегі иондарының кө бейіп, мырыштың еруінің азаюына байланысты. Электродтардың поляризациясын жою ү шін оғ ан ә р тү рлі заттар - деполяризаторлар қ осады.

Ө зін ө зі бақ ылауғ а арналғ ан сұ рақ тар:

Гальвани элементі мен стандартты сутек электрод схемаларын кө рсетіп, қ алай жұ мыс істейтінін тү сіндірің дер.

Гальвани элементі жұ мыс істеу ү шін қ андай реакциялар қ олданылады?

Металл электродтарының потенциалына қ андай факторлар ә сер етеді?

Гальвани элементтерінің э. қ. к. қ алай ө лшенеді?

Концентрациялық гальвани элементі қ алай жасалады?

Ұ сынылғ ан ә дебиеттер:

1. Омаров Т. Т., Танашева М. Р. Бейорганикалық химия (таң дамалы тараулар) Алматы, 2008ж, -543 б 2. Шоқ ыбаев Ж. Ә. Бейорганикалық жә не аналитикалық химия. Алматы, «Білім» 2004 ж, -316 б. 3. Ділманов Б. М., Ділманова З. Б. Жалпы химияның теориялық негіздері. Аматы, 2009ж, -194 б. 4. Яшкарова М. Г., Омарова Н. М., Кабдулкаримова К. К., Мусабаева Б. Х. Бейорганикалық хмиядан зертханалық жұ мыстар. Семей, 2007, -79б. 5. Шоқ ыбаев Ж. Ә., Ө нербаева З. О. т. б. Бейорганикалық химия практикумы. Алматы, 2004 ж, -164 б.

6. Бишімбаева Г. Қ. Жалпы химия. Студенттердің ө здік жұ мыстарына арналғ ан оқ у-ә дістемелік қ ұ рал. Алматы, 2007 ж, -39 б. 7. Кабдулкаримова К. К., Омарова Н. М. Студенттің ө здігінен орындауына арналғ ан ә дістемелік қ ұ рал. Семей, 2007, -39 б. 8. Д. Шрайвер., П. Эткинс. Неорганическая химия. 1, 2 том. Москва«Мир» 2009г

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒