5-ma`ruza. Galvanik elementlar. EyuK. ning termodinamik nazariyasi

Kalomel elektrodi laboratoriyalarda ko’p qo’llaniladi. Uch xil kalomel elektrodi bo’ladi: 1) 1N [KCl], 2) 0,1N [KCl, 3) to’yingan KCl eritmasi

8.8 –rasm
5.7 -rasm

KCl kontsentratsiyasi	jkal, 291 K
0,1	0,336
1,0	0,284
to’yingan eritma	0,2503

II-tur elektrodlarining potentsiali turg’un. Temperatura o’zgarishi bilan xam kam o’zgaradi:

Temperatura, K	jkal, V
286	0,2538
291	0,2503
293	0,2488
297	0,2463

Ularning potentsiallari yillar tursa xam o’zgarmaydi (8.8 –rasm). SHuning uchun kalomel elektrodi vodorod elektrodi o’rnida taqqoslash elektrodi sifatida ishlatiladi. Odatda to’yingan KCl eritmasini saqlovchi kalomel elektrodi ko’proq qo’llaniladi. Agar aniq o’lchashlar lozim bo’lsa, 1N KCl eritmasi xam ishlatiladi.
Biror bir elektrod potentsiali aniqlanadigan bo’lsa, masalan mis elektrodniki, kalomel elektrodi bilan zanjir tuziladi:
Hg ½Hg₂Cl₂ ½½ CuSO₄½ Cu
j_kal j_Cu
E = j_Cu - j_kal
E kompensatsion usulda topiladi, j_kal spravochniklardan olinadi
j_Cu = T + j_kal tenglamasi orqali mis elektrodining potentsiali topiladi.
Xuddi shu kabi rux elektrodining potentsialini topish mumkin:
Zn ½ ZnSO₄ ½½ Hg₂Cl₂, KCl½ Hg
j_Zn j_kal
E= j_kal - j_Zn ; j_Zn = j_kal -E
Elektr yurituvchi kuch
Yakobi - Daniel elementlarini ko’rsak oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi sodir bo’ladi (5.8 -rasm).

5.8 –rasm
ruxda 1. Zn _(q)« Zn²⁺_(Er) + 2e^- ; DF₁ = -146 kJ
^{Yarim reaktsiya}
misda 2. Cu²⁺_(er) + 2e^- «Cu’_(q.); DF₂ = -66 kJ
^{Yarim reaktsiya}
Rux tomonda mis sulfat ortadi. Mis tomonda mis sulfat kontsentratsiyasi kamayadi. Elektr toki har ikkala oksidlanish-qaytarilish reaktsiya yig’indisidan iborat: Cu²⁺_(er)+Zn_(q)« Cu_(q.)+Zn²⁺_(Er); DG^° =DG^°₁ +DG^°₂ = -212 kJ
Galvanik element oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining sodir bo’lishining asosiy xususiyati elektron qaytaruvchisidan oksidlovchi Si ga tashqi zanjir orkali o’tib, ishni (W) bajaradi. Zanjirdagi tok yo’nalishini, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi yo’nalishi orqali, termodinamikaning II qonuniga muvoffiq Gibbs energiyasi DG° orqali bashorat qilish mumkin. D. YA. element uchun DG°= -212 kJ U “-” qiymatga ega. Misning qaytarilishi o’zidan sodir bo’layapti. Zn plastinkasi anod. Mis katod vazifasini o’tayapti: 1 mol Zn erisa, bajarilayotgan elektr ishi W_el.=DG°=-212 kJ..
Daniel-Yakobi elementi qaytar galvanik element, chunki tashqaridan tok berilsa qaytar reaktsiya sodir bo’ladi:
Cu_q+Zn²⁺_er Cu²⁺Zn _(q): DG°=212 kJ.
Gibbs energiyasi bu jarayonda (+) qiymatga ega. Ish tashqaridan energiya berish xisobiga bajarilayapti. Daniel-Yakobi elementiga o’xshatib, termodinamikaning II qonuniga asosan, barcha kimyoviy elektr manbalarini taxlil etish mumkin. Galvanik zanjirni, sodir bo’lgan reaktsiyalarni yozishda IYuPAK (1953) ning quyidagi qoidalariga rioya qilish lozim:
1. Galvanik element - ish bajaradigan elektrokimyoviy sistemalari (qabul qiladigan emas), shuning uchun uni EYUK + (musbat) qiymat bilan ifodalandi.
2. Element EYUK xisoblash uchun o’ng elektrod potentsialidan chap elektrod potentsiali ayriladi (“o’ng plyus” qoidasi). Shuning uchun element sxemasi yozilganda xar doim chap tomonga (-) (oksidlanish solir bo’lgan), o’ng tomonga (+) qaytarilish sodir bo’ladigan elektrod yoziladi.
3. I va II elektr o’tkazuvchilari orasidagi chegara bitta chiziq bilan ifodalanadi.
Zn|ZnSO_4(e) ; CuSO_4(e)|Cu
4. Ikkita II tur o’tkazuvchisi orasidagi chegara punktir chiziq bilan ifodalanadi. ZnSO₄ : CuSO₄
5. Agar 2 ta II tur o’tkazuvchisi orasida elektrolitiik ko’prik bo’lsa, unda chegara 2 ta chiziq bilan ifodalanadi.
ZnSO_4e|| CuSO_4e
6. Bitta faza komponentlari vergul bilan yoziladi:
Rt|Fe³⁺, Fe²⁺;
Rt, H₂ |HCI
7. Elektron reaktsiya tenglamasi yozilganda, chapda oksidlangan shakl (ox), o’ngda qaytarilgan (red) shakl bo’lishi lozim.