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

Qo`sh elеktr qavat haqidagi nazariyalar
dastlab qo`sh elеktr qavat yassi tuzilishga ega dеb faraz qilindi. 1879 yilda Gеlmgolts taklif qilgan nazariyaga muvofiq qo`sh elеktr qavat yassi kondеnsatorga o`xshash bo`lib, qatlamlari orasidagi masofa bitta molеkula diamеtriga tеng (2a - rasm) hamda ular orasida faqatgina elеktrostatik tortishish kuchlari ta'sir qiladi. Lеkin, u eritma kontsеntratsiyasi va haroratning o`zgarishi bilan qo`sh elеktr qavat xossalarining o`zgarishini hisobga olmadi. Zamonaviy nazariyaga muvofiq eritmadagi ionlar qatlami elеktrostatik tortishish va issiqlik harakatlari tufayli diffuziyalangan ko`rinishga ega (5.3 –rasm):

5.3 –rasm
Ionlarning ma'lum qismi mеtall yuzasiga joylashadi va orasidagi masofa elеktrolit ionlarining o`rtacha radiusiga tеng bo`lgan qo`sh elеktr qavat hosil qiladi. Qolganlari eritma bo`ylab diffuziyalangan bo`ladi. Zaryadlar zichligi borgan sari kamayib boradi. Agar metal suv bilan emas, o’zining tuzi eritmasiga tushirilgan bo’lsa, u holda potentsiallar farqi yuzaga kelishi tez hosil bo’ladi, chunki eritmada o’zining tuz ioni bor. Potentsiallar farqi eritmadagi ion konsentrasiyasiga to’g’ri proportsional bo’ladi (5.4-rasm, 5,5-rasm).

5.4 –rasm 5.5 –rasm
Nernst tenglamasi. Elektrod potentsialining metall tabiatiga, eritmadagi ionlar kontsentratsiyasi (aktivligi)ga va haroratga miqdoriy bog’liqligi nemis fizik olimi V.Nernst (1864-1941) tomonidan yaratilgan tenglama orqali ifodalanadi.
Nernst tenglamasi kimyoviy reaktsiya izoterma tenglamasi asosida chiqariladi: ya’ni termodinamikaning ikkinchi qonuni xulosalaridan biridir. Elektrod reaktsiyalarini ko’rsak: M^z++Ze^-→M
Metall va eritma orasida potentsiallar farqi hosil bo’ladi. Bir-biriga tegib turgan metall va suyuqlik sathlarida vujudga keladigan potentsial elektrod potentsiali deyiladi. Metall o’z tuzilishiga va metalldagi atom – ion orasidagi bog’ mustahkamligiga bog’liq tarzda atom-ion holatidan ionlar eritmaga o’tish qobiliyati bir xil bo’lmaydi. Boshqa tomondan ionlar eritmadan metall sathiga o’tishga intiladi. Bu intilishni Nernst ionlarning osmotik bosimi deb ataydi va (r) bilan ifodalaydi. Eritmadagi ionlarning osmotik bosimi eritma kontsentratsiyasiga to’g’ri proportsional: r
Shunday qilib, M/eritma sathlar chegarasidagi potentsiallar skachogi eritma kontsentratsiyasiga va metall tabiatiga bog’liq. Bu holatni Nernst ushbu tenglama bilan ifodalaydi: ; agar
r=P bo’lsa j=0;
r>P bo’lsa j=(+);
r
Agar r ekanligini inobatga olsak, yoki berilgan haroratda va berilgan metall uchun doimiy haroratda bo’lgani uchun zero, agar bo’lsa, bo’lib qoladi, uni deb belgilab, o’rniga qo’ysak Nernst tenglamasi kelib chiqadi:
bu erda - normal elektrod potentsialidir. Agar metall 1 g-ekv o’ziga monand kation saqlovchi 1 litr eritmaga tushirilsa, normal elektrod potentsiali vujudga keladi. berilgan metall uchun berilgan haroratda doimiy qiymat bo’lib, shu metall uchun xarakterli qiymatdir. Metallarning kuchlanish qatori ko’rib chiqiladi. Metallarning kuchlanish qatori ularning normal elektrod potentsiallari asosida tuzilgan. Bu qatorda vodorodgacha bo’lgan qatorda joylashgan metallar manfiy potentsialga, vodoroddan keyin joylashganlari esa musbat qiymatga ega bo’ladi.