Актив ҳолатда металларнинг эриш қонуниятлари

6.2. Актив ҳолатда металларнинг эриш қонуниятлари
Актив ҳолат соҳасида металларнинг эриши Е потенциал билан ток зичлиги логарифми орасидаги чизиқли боғланиш билан характерланади.
Металлар эришининг анод реакцияси механизмини ўрганишда шундай савол туғилади: металлнинг кристалл панжарадан эритмага ўтиши
Me = Ме^п+ + пе
реакцияда қатнашадиган барча n валентли электронларнинг бир вақтнинг ўзида (бир актда) ажралиши билан боғлиқми ёки бундай ажралиш қатор кетма-кет, масалан бир электронли қуйидаги босқичлар билан амалга ошадими: Me = Ме⁺ + е (6.1)
Ме⁺ = Ме²⁺ + е (6.2)
.......................................
Me^(n—1)+ = Meⁿ⁺ + e (6.3)
Ҳозирги вақтда металлар эриш жараёнининг деярли барча ҳолатларида кўп босқичли эканлиги аниқ қайд этилган.
Бироқ яна бир савол туғилади: босқичларнинг қай бири йиғинди реакция тезлигини ифодалайди? Бу саволга жавобни Ме²⁺ (яъни, n=2) ионларининг ҳосил бўлиши билан кечадиган Ме металлнинг икки босқичли эришида кўрсатиш мумкин. Бу жараённи қуйидаги схема орқали ифодалаймиз:
Me → Ме⁺ + е (6.4)
Ме⁺ → Ме²⁺ + е (6.5)
Бунда икки ҳол бўлиши мумкин:
1. (6.4) босқич ундан кейинги (6.5) босқичга нисбатан секинроқ кечади ва у жараённинг йиғинди тезлигини лимитлайди. Биринчи босқич учун Тафел тенгламасига асосан анод токининг зичлиги:
i_a = k∙exp[βF (Е – E_м) /RT] (6.6)
b коэффициент b=2,3 RT/βF тенгламадан аниқланади (бунда β = 0,5) ҳисоблашларга асосан b = 118 мВ.
2. Иккинчи ҳолда лимитловчи бисқич (6.5) ҳисобланади. Бу ҳолда (6.4) босқичда ҳосил бўлган Ме⁺ ионлари, металл сиртида тескари (Ме⁺ нинг металлгача қайтарилиши) жараён бориш имкониятини яратувчи концентрация миқдорига етгунча йиғила боради. Бунда металлда мувозанат ҳолати вужудга келади:
Me ↔ Ме⁺ + е (6.7)
Бу мувозанат ҳолатига мос келадиган потенциал қуйидаги тенгламага асосан аниқланади:
Е = Е_м + (2,3RT/F) lga_M+, (6.8)
бу ерда Е_м – (6.8) реакциянинг мувозанат потенциали. Доимий R, T, F катталикларнинг қийматларини қўйиб (b=2,3RT/F≈0,04 В), алмаштириш-лардан сўнг
Е = К' +0,04 lg i_а (6.9)
бу ерда К' – константа.
Е билан lgi_a нинг тўғри чизиқли боғланишидаги бундай “ностандарт” қиялик иккинчи электроннинг оҳиста ажралиши орқали қўш зарядли Ме²⁺ ионларигача икки босқичли механизм билан борадиган металл эриши электрокимёвий реакцясининг белгиси сифатида хизмат қилиши мумкин.