lnK
α
-
𝑹𝑻
𝒛𝑭
∆lnα
0
Agar dastlabki moddalarning konsentratsiyalari qga teng bo’lsa,
∆α
0
=1
va
∆lnα
0
=0
bo’ladi, so’ngra:
E
0
=
𝑹𝑻
𝒛𝑭
lnK
α
ga teng bo’lib qoladi,
bu yerda:
E
0
=
standart elektr yurituvchi kuch.
A = -∆G =RT (lnK
α
- ∆lnα
0)
va
E
0
=
RT
zF
lnK
α
tenglamalaridan
E= E
0
+
𝑹𝑻
𝒛𝑭
∆lnα
0
Bu tenglamada aktivliklarni o’nli logarifim bilan ifodalasak:
E= E
0
+
𝟐,𝟑𝟎𝟑𝑹𝑻
𝒛𝑭
lg (
𝜶
𝒐𝒙
𝜶
𝒓𝒆𝒅
)
E=E
0
yoki
π=π
0
bu yerda:
π
0
–
standart potensial
deyiladi.
Bu tenglama Nernst tenglamasi hisoblanadi, potensial bilan eritmaning konsentratsiyasi
orasidagi bog’lanishni ko’rsatadi.
Galvanik elementdagi elektr yurituvchi kuch mohiyatini tushuntirish uchun energiyaning
saqlanish qonuni ochilgandan soʻng V. Nernst ishlarida to’la to’kis ifodalangan kimyoviy nazariya
olg’a surildi. Bu nazariyaga ko’ra, galvanik elementdagi elektr energiyaning manbai metall
elektrod va elektrolit eritmalari chegaralarida sodir bo’ladigan kimyoviy reaksiyalar energiyasidir.
Nernst tenglamasi esa elektr yurituvchi kuchning elektrolit konsentratsiyasiga termodinamik
bog’liqligini ko’rsatadi.
6. Elektrodlar qanday sinflarga ajratilgan?
6)
Elektrodlarni sinflarga ajratishda termodinamik jihatdan fazalar soni va qaytarlikning turi
hisobga olinadi. Termodinamik jihatdan elektrodlar quyidagi sinflarga bo’linadi:
1.
Birinchi tur:
-ikki fazali;
-kation yoki anionga nisbatan qaytar.
2.
Birinchi tur:
-uch fazali;
-gaz elektrodlar.
3.
Ikkinchi tur:
-uch fazali;
-kationga va anionga nisbatan qaytar.
4.
Redoks:
-oksidlangan va qaytarilgan ko‘rinishlar bitta-suyuq fazada bo’lgan elektrodlar
5.
Uchinchi tur
:
-to‘rt fazali,
-biologik va fizikaviy elektrodlar ham mavjud.
7. Galvanik elementlar qanday sinflarga boʻlinadi?
7)
Ikkita elektroddan tashkil topgan zanjir galvanik element deb ataladi. Boshqacha nom bilan
galvanik elementni kimyoviy zanjir deyish mumkin.
Ikki xil galvanik elementlar mavjud:
1.
Kimyoviy galvanik elementlar;
2.
Konsentratsion gavlanik elementlar.
Elektrodlarning kimyoviy tabiati har xil bo’lishini hisobga olib elektr yurituvchi kuch hosil
bo’ladigan elementlar kimyoviy galvanik elementlar deb ataladi.
Konsentratsion galvanik elementlarda elektr yurituvchi kuch 3 holda paydo bo’lishi mumkin:
1.
Elektrod eritmalarning turli aktivligi sabali;
2.
Elektrod moddalarining turli aktivligi sababli;
3.
1 va 2 chi holar bir vaqtning o’zida kuzatilishi mumkin.
8. “Vodorod koʻrsatkich” tushunchasini yoriting.
8)
Vodorod koʻrsatkich
- eritmadagi vodorod ionlari konsentratsiyasining o’nlik manfiy
logarifmida olingan qiymati. Bu son vodorod ko’rsatkich deb ataladi. Toza suvda yoki neytral
muhitdagi suvli eritmada 25° da vodorod ionlari [H
+
] va gidroksid ionlari [OHˉ] ning
konsentratsiyalari teng: [H
+
]=[OHˉ]= 10
-7
. Shu tariqa H
+
va OHˉ ionlari konsentratsiyalarining
ko’paytmasi: K
H2O
= [H
+
] · [OHˉ]=10
-
7·10
-7
=10
-14
.
Buning dissotsilanish konstantasini aktivliklar bilan yozadigan bo’lsak:
K
a
=
𝒂
𝑯+
𝒂
𝑶𝑯ˉ
𝒂
𝑯𝟐𝑶
O’z bug’i bilan muvozanatda bo’lgan toza suyuqlik uchun o’z bug’i bilan muvozanatda bo’lgan
toza suyuqlik uchun
𝑎𝑖
= 1
bo’ladi va shuning uchun suvning ham aktivligi
1
ga teng bo’ladi.
𝐾𝑎
=
𝑎
𝐻
+
∙
𝑎
𝑂𝐻
-
=
𝐾
H2O
Suvda kislota yoki ishqor eritilsa, vodorod ionlarining konsentratsiyasi ortadi yoki kamayadi.
Vodorod ionlarining aktivligi quyidagicha belgilanadi:
Suvda:
𝑎
𝐻
+
≈ [
𝐻
+
]
Kuchli kislotalarda:
𝑎
𝐻
+
=
𝛾
±
𝑚
±
Kuchsiz kislotada:
𝑎
𝐻
+
≈
∝
𝑐
Kislotalarni aktivligi vodorod ko’rsatkich pH orqali ifodalash qabul qilingan, ya’ni vodorod
ionlari aktivliklarining manfiy logarifmi orqali topiladi.
𝑝𝐻
= -
𝑙𝑔𝑎
𝐻
+
Vodorod ko’rsatkich
pH < 7
bo’lganda ishqoriy va
pH=7
da neytral bo’ladi. oxirgi xulosa
shundan iboratki
pH
eritmaning muhitini ko’rsatadi. Galvanik elementning ishlashi uchun ham
pH
muhim rol o’ynaydi.
9. “Bufer eritmalar” tushunchasi.
9)
Bufer eritmalar
—
vodorod
[H
+
] ionlarining maʼlum konsentratsiyasini saqlab turuvchi
sistemalar.
Bufer eritmalar
suyultirilganda yoki ularga bir oz kislota yoki ishqor qo’shilganda ham
muayyan kislotali xossalari deyarli o’zgarmaydi.
Bufer eritma tushunchasi eritma
pH
qiymatini
doimiy saqlash degan ma’noni beradi. Ko’p jarayonlar ma’lum
pH
lardagina normal ravishda
boradi. Shuning uchun,
pH
ning qiymati deyarli o’zgarmas bo’lib turuvchi eritmalarni tayyorlash
juda muxim. Bunday eritmalarni bufer eritmalar deyiladi. Bufer eritmalar kislotali va asosli
bo’ladi. Kislotali bufer eritmalar kuchsiz kislota va uning kuchli asos bilan hosil qilgan tuzidan
iborat bo’lsa, asosli eritmalar kuchsiz asos va uning kuchli kislota bilan xosil qilingan tuzidan
iborat bo’ladi.
10. Daniel-Yakobi elementining zanjirini yozing.
10)
Daniel – Yakobi elektrokimyoviy zanjirining ikkita qaytar elektrodlardan tashkil topgan
hisoblanib,
qaytar galvanic elementga misol bo’la oladi. Tashqi zanjir orqali ulanmagam
galvanik elementda muvozanat holat bo’lmaydi, lekin shunday holat uzoq vaqt saqlanib turadi.
Elektrodlar metal o’tkazgich yordamida ulangan vaqtidayoq tormozlangan holat buziladi. Tashqi
zanjirda, ya’ni metall o’tkazgichda elektronlarning harakati kuzatiladi va bunday harakatlar bilan
bir vaqtning o’zida elektrodlarning birida oksidlanish (manfiy qutb –katod)
Zn
0
→Zn
2+
+ 2e
ikkinchisida esa qaytarilish (musbat qutb –anod)
Cu
2+
+2e→Cu
0
reaksiyalari ketadi. Ikkala
elektrod jarayonlarining natijaviy reaksiyasini quyidagi tartibda yozish mumkin:
Zn
0
+ Cu
2+
→
Zn
2+
+ Cu
0
bo’ladi.
Bu reaksiyalar termodinamik nuqtai nazardan qaytmas bo’ladi va muvozanat
holat vujudga kelishi bilan to’xtaydi.
11. Alohida elektrodlarning potensiallari qanday aniqlanadi?
11)
Alohida elektrodlarning potensiallari standart elektrodlar bilan aniqlanadi. Standart
elektrodlar vodorod elektrod bilan aniq o’lchangan bo’ladi. Ularning bir necha turlari bor. Misol
uchun, xlorkumush elektrodi (AgǀAgCl , KCl ), simob sulfat elektrodi ( HgǀHg
2
SO
4
, K
2
SO
4
),
kalomel elektrodi ( HgǀHg
2
Cl, KCl ).
Bulardan eng amaliy ahamiyatga ega bo’lgani kalomel elektrodi. U simob va simobning xlorli tuzi
– kalomel Hg
2
Cl
2
va kaliy xloridning ma’lum konsetratsiyasidagi eritmasidan tashkil topgan
bо’ladi: HgǀHg
2
Cl
2
, KCl Kalamel elektrodi, qaytar xlor elektrodi kabi ishlaydi. Uning elektrod
potensiali kaliy xlorid konsetratsiyasiga bog’liq. Kalomel elektrodini tayyorlashda idish tubiga
simob solinadi, uni ustiga kalomel (Hg
2
Cl
2
) pastasi bilan qoplanadi. Sо’ngra unga platina simi
tushiriladi. Platina simi о’z navbatida shisha naychaga ulanib, elektron qabul qilish yoki berish
uchun xizmat qiladi. Idish odatda tо’yingan
0.1 M
yoki
1.0 M
kaliy xlorid eritmasi bilan
tо’ldiriladi. Kalomel elektrodi ishlaganda metall qaytariladi:
Hg
+
+ eˉ → Hg, ya’ni Hg
2
Cl
2
+ 2e↔2Hg 2Clˉ doimiy temperaturada eritmadagi simob ionlarining
konsentratsiyasi о’zgarmas bо’ladi. Bu esa kalomel elektrodini potensialini yetarli darajada
doimiy bо’lishini ta’minlaydi. HgǀHg
2
Cl
2
chegarasida vujudga keladigan potensial kaliy xlorid
eritmasining konsentratsiyasiga bog’liq.
12. Galvanik elementlarning EYuKni oʻlchayotganda Veston elementi qanday rol
oʻynaydi?
12)
Veston elementi elektr yurituvchi kuchini kompensatsiya usulida aniqlaydi. Veston
elementida katod vazifasini kadmiyning to’yingan amalgamasi anod vazifasini sirtiga Hg
2
SO
4
va
Hg larning aralashmasidan iborat pasta toza simob bajaradi. Elektrolit vazifasini CdSO
4
bajaradi.
Veston elementida quyidagi reaksiya boradi:
Cd + Hg
2
2+
↔ 2Hg + Cd
2+
Cd + Hg
2
SO
4
+
𝟖
𝟑
H
2
O ↔CdSO
·
𝟖
𝟑
H
2
O + 2Hg
Veston elementining elektr yurituvchi kuchi haroratga bog’liq va u tashish sodir bo’lmaydigan
elementga misol bo’la oladi.
13. Standart EYuK deb nimaga aytiladi?
13)
Barcha ionlarning o’rtacha aktivliklari 1ga teng bo’lgan elektr yurituvchi kuch
standart
elektr yurituvchi kuch
deyiladi.
14. Galvanik element bajargan elektr ishini hisoblash uchun qanday konstantalarni va
tajribaviy maʻlumotlarni bilish kerak?
14)
Termodinamik muvozanat konstantalarini va bir qancha kattaliklarni:
dG, dH, dS
va
∆α
0
larning tajribaviy ma’lumotlarini bilish kerak.
15. Veston elementi elementlarning qanday turiga tegishli (konsentratsion, kimyoviy,
tashish boʻlmagan, tashishli)?
15)
Veston elementi tashish bo’lmagan elementlar turiga kiradi. Chunki u haroratga bog’liq.
Veston elementining 20˚C dagi elektr yurituvchi kuchi E=1,0180 V ga teng.
16. EYuK va kuchlanishni farqi nimada?
16)
Kuchlanish tok kuchiga bog’liq kattalik, elektr yurituvchi kuch esa potensialga bog’liq
kattalik. To’liqroq aytadiganda elektr yurituvchi kuch o’zgaruvchan yoki o’zgarmas tok energiya
manbalaridan potensiallar kuchlar ta’sirini ifodalaydigan fizik kattalik hisoblanadi. Bunda
potensiallar farqi uzluksiz tiklab turiladi. Qisqa qilib aytganda elektr yurituvchi kuchni tashqi
kuchlar ta’sirida tok zanjiriga kiritilgan energiya desak bo’ladi. Masalan, galvanik element va
akkumulyatorlarni olish mumkin. Kuchlanish elektr va tashqi kuchlarning musbat zaryadini
zajirning aniq bir qismida ko’chirishda bajargan ishiga teng.