Berdaq nomidagi qoraqalpoq davlat universiteti kimyoviy texnologiya fakulteti

Elektrod tushunchasi. Elektrod potensialining paydo bo‘lishi:Zaryadlangan zarrachalar tutgan eritmaga tushirilgan metallni elektrod deb ataymiz. Bunday sistemada metalldan eritmaga kationlar o‘tishi mumkin. Olib o‘tilayotgan zarrachalarning solvatlanishi (gidratlanishi) ionlarning o‘tishiga ko‘maklashadi. Kationlarning eritmaga o‘tishi natijasida metall manfiy zaryadlanadi, lekin elektrod – eritma sistemasi elektroneytral bo‘lib qoladi. Elektrod sirti atrofida metall sirtidan 10-5 -10-7 m gacha cho‘zilgan qo‘sh elektr qavat hosil bo‘ladi. Xuddi shunday qilib, eritmadagi kationlar ham metallga o‘tishi mumkin, unda metall musbat zaryadlanadi, anionlar esa qo‘sh qavatni hosil qiladi. Metallning sirtqi zaryadiga mos ravishda oriyentasiyalashgan suv molekulalari bevosita metall sirtiga tegib turadi (ushbu holatda metall sirti manfiy zaryadlangan). Metall sirtining bir qismini adsoradsorbilangan va kam yoki butunlay gidratlanmagan anionlar egallaydi. Ularning adsorbilanishi maxsus (spesifik) deb ataladi, chunki u sirtning zaryadiga emas, balki kovalent bog‘larning hosil bo‘lishiga bog‘liq bo‘ladi; kontakt adsorbilanish deb ham ataladi, chunki degidratlangan anionlar metall sirtiga zich tegib turadi. 298 K haroratda simob sirtida Cl-, Br-, J- va Cs+ ionlarining adsorbilanishi, K+, Na+ va F- ionlarining adsorbilanmasligi aniqlangan.

1-rasm. Qo‘sh elektr qavatining tuzilishi.Manfiy belgili aylanalar bilan spesifikadsorbilangan anionlar ko‘rsatilgan; musbat belgibilan–gidratlangan kationlar; shtrixlangan aylanalarbilan–diffuzion qavatdan tashqarida joylashgangidrat qavat; o‘qli aylanalar bilan–suvning dipollari; va lar bilan esa, ichki va tashqi potensiallar ko‘rsatilgan

Maxsus adsorbilanishning paydo bo‘lishi ionning gidratlanishdarajasiga va kattaligiga bog‘liq.Masalan, ftor ioni vodorod bog‘laribilan bog‘lanadi va bu hol ftorionining eritma hajmidanelektrodning sirtiga chiqishigahalaqit beradi. Adsorbilanganionlarning markazlaridan G1masofada o‘tkazilgan tekislikGelmgolsning ichki tekisligi debataladi. Bu tekislikdan keyingidratlangankationlar-ningmarkazlaridan G2 masofadao‘tkazilgan Gelmgolsning tashqitekisligi keladi. Gidratlangan ionlarningradiusiga yaqin oraliqdagi O — G2 Gelmgols qavati zich qavat deyiladi. Zichqavatda ionlar bilan va o‘zaro kuchsiz bog‘langan suv molekulalari ham bo‘ladi (1-rasmda aylanaga olingan o‘qlar bilan ko‘rsatilgan). Bu suvning tuzilishi individualsuvnikidan farq qiladi, shuning uchun ham zich qavatdagi suvni qayta tiklangandeyiladi. Eritmaning zich qavatdagi dielektrik singdiruvchanligi individual suvnikidan kichik bo‘ladi.

Zich qavatdan tashqarida, ya’ni diffuzion qavatda, zarrachalarning issiqlikenergiyasi ularni elektrod maydoni bilan tartiblashtirish energiyasiga solishtiradiganholatga keladi. Buning natijasida zarrachalar tartibsiz taqsimlanadi, ularningkonsentrasiyasi esa eritma hajmidagi konsentrasiyaga yaqinlashadi. Shunga mos ravishda ham yaqinlashadi. Diffuzion qavat eritmaning ichiga tomon ancha cho‘zilgan, lekin uning masofadagi G2 tekisligidan samarali qismni ajratish mumkin. ning uzunligi kuchli elektrolit eritmasidagi ion atmosferasi radiusining analogidir. Xuddi shu radiuskabi,ham konsentrasiya bo‘yicha olingan kvadrat ildizga teskari proporsionaldir. Agarsamarali diffuzion qavatdagi hamma zaryadlar masofadagi yupqa qavatgayig‘ilsa, unda ular elektrod sirtidagi zaryadlarni neytrallaydi.Maxsus adsorbilanish mavjud bo‘lmaganda qo‘sh qavatni yupqa kondensatorgao‘xshatish mumkin. Bunda M metallning zaryadlangan sirti kondensatorning bittaqavati bo‘lib xizmat qilsa, masofadagi samarali chegara sirt ikkinchi qavat bo‘ladi.

Metall bilan eritma orasida potensiallar sakrashi paydo bo‘ladi. Har qanday

potensiallar sakrashi o‘rnatilgan taqdirda ham elektrod va eritma orasida kationlar

almashinishi kuzatiladi. Metalldan eritmaga qarab ionlarning oqimi ularning eritmadan metallga qarab oqimiga teng va elektronlarning eritmadan metallga va

metalldan eritmaga bo‘lgan oqimlariga teng kuchlidir. Elektrodning bir birlik sirti

uchun olingan bu oqimning kuchini almashinish toki deyiladi.

Eritmaningo`rtacha ion aktivligi birga teng bo‘lgandagi almashinish toki standart j0 hisoblanadi. Turlisistemalarda j0=103-10-9 A/m2 ga teng.Elektrod potensiali hosil bo‘lishining keltirilgan mexanizmi umumiy emas.Ayrim metallar (oltin, platina)shunchalik mahkam kristall panjaraga egaki, ulardan kationlar ajralib chiqa olmaydi. Bu metallarda potensiallar farqi paydo bo‘lmaydi.Ammo bunday metallarning sirtiga oksidlanish yoki qaytarilish qobiliyatiga ega bo‘lgan ko‘pchilik moddalar adsorbilanishi mumkin. Shuning uchun bu metallar

yordamida eritmalar bilan muvozanatda bo‘lgan sistemalarni hosil qilish mumkin.

Bu holda elektrodlar inert deyiladi, potensial esa inert elektrodda adsorbilanadi va

erigan modda orasidagi muvozanat bilan belgilanadi. Bunday elektrodga misolqilib eritmadagi vodorod ionlari bilan muvozanatda bo‘lgan va vodorod adsorbilanganplatinalangan platinani olish mumkin. Bunda moddaning oksidlangan shakli eritmada,qaytarilgani esa, elektrodda bo‘ladi.Moddaning ikkala shakli ham eritmada bo‘lishi mumkin, unda almashinishinert elektrod va ionlar orasida sodir bo‘ladi. Masalan, Fe3+ kationi platinadan bitta elektron tortib olishi va Fe2+ gacha qaytarilishi mumkin. Bunda platina musbatzaryadlanadi, eritmada esa ortiqcha anion hisobiga manfiy zaryad paydo bo‘ladi.(masalan, FeС13 dan С1), shuningdek keyingi elektronlarni tortib olishi borgan sariqiyinlashib boradi va nihoyat, musbat zaryadlangan elektrod va anionlar qavati orasida muvozanat o‘rnatiladi. Shunday qilib, kimyoviy reaksiyasi

boradi. Shuningdek, unga qarama-qarshi reaksiya ham borishi mumkin:

Fe⁺² - e Fe⁺³

Elementni ulaganda reaksiyaning u yoki bu yo‘nalishi bitta elektrodning tabiatiga emas,balki galvanik elementning ikkala elektrodiga bog‘liq. Elektrodni eritmadan chiqarib olisheritmani boshlang‘ich holatga qaytaradi. Qo‘sh qavatdagi ionlarni, ko‘pincha, potensialhosil qiluvchi ionlar deyiladi.