Электрод потенциаллари. Гальваник элементлар. Режа

Гальваник элементлар. Кимёвий энергияни электр энергиясига айлантириш учун хизмат қиладиган асбоблар гальваник элементлар дейилиб, ишлаш принципи металларнинг бошқа металларни уларнинг тузларидан сиқиб чиқариш реакциясига асосланган.




Рb Zn



Pb²⁺ Zn²⁺


Pb(NO₃)₂ Zn(NO₃)₂

Иккита стакан олиб, улардан бирига Zn(NO₃)₂ эритмасидан, иккинчисига Pb(NO₃)₂ эритмасидан қуямиз. Биринчи стакандаги эритмага рух пластинка, иккинчи стакандаги эритмага эса қўрҚошин пластинкасини туширамиз. Иккала стакандаги эритмаларни бирор электролит, масалан, KNO₃ билан тўлдириб, тўнкарилган U-cимон най ёрдамида бир-бирига туташтирамиз, шунда туз ионларининг бир эритмадан иккинчи эритмага бемалол ўтишига имкон туҚилади. Агар бу пластинкаларни металл сим ёрдамида бир-бирига уласак, дархол ток хосил бўлади. Металл симга электр токини ўлчайдиган асбоб туширилса, хақиқатдан хам металл сим орқали электр токи ўтаётганини кўрамиз.

Рух қўрҚошинга қараганда электроманфийроқ бўлганлиги учун қўрҚошин пластинка чегарасида вужудга келган потенциал рухдагига қараганда мусбийроқ бўлади. Бу металлар сим билан туташтирилганда қўрҚошин ва рух пластинкаларидаги (электродларидаги) потенциаллар бараварлашишга интилади. Потенциал электронлар рух пластинкадан қўрҚошин пластинкага ўтиши билангина бараварлашуви мумкин. Натижада рух пластинка чегарасидаги потенциалнинг манфийлиги, қўрҚошин пластинка чегарасидаги потенциалнинг мусбийлиги камаяди. Шундай қилиб, электронларнинг оқими, яъни электр токи вужудга келади.
Гальваник элементда оксидланиш-қайтарилиш реакциясининг кимёвий энергияси электр энергияга айланади. ЈўрҚошин пластинкага электронлар келиши натижасида манфий заряд устун кела бошлайди. Мувозанат қайтадан қарор топиши учун, эритмадан пластинкага қўрҚошин ионлари ўтириб, келаётган электронлар билан реакцияга киришади ва нейтрал холда пластинкага ажралиб чиқа бошлайди:
Pb²⁺ + 2e = Pb
Шундай қилиб, бу электродда қайтарилиш жараёни вужудга келади.
Рух пластинкадан электронлар кетиши сабабли, унда мусбат ионлар устун кела бошлайди. Мувозанат қайтадан қарор топиши учун рух атомларининг янги қисми ионлар холида эритмага ўтади ва электронларини пластинкада қолдириб кетган электронларнинг ўрнини қоплайди. Демак, электродда оксидланиш жараёни боради:
Zn - 2e = Zn²⁺
Јайтарилиш жараёни бораётган электрод шартли равишда мусбат қутб ёки катод деб, оксидланиш жараёни бораётган электрод эса манфий қутб ёки анод деб қабул қилинган.
Электродларда борган жараёнлар қўшилса, гальваник элементда содир бўладиган реакциянинг умумий тенгламаси хосил бўлади.
Pb²⁺ + 2e = Pb
Zn - 2e = Zn²⁺

Pb²⁺ + Zn = Pb + Zn²⁺

ёки молекуляр кўринишда:
Pb(NO₃)₂ + Zn = Pb + Zn(NO₃)₂
Гальваник элементларда асосан манфий электрод сифатида доимий равишда металл ишлатилади, чунки у ўз электронларини унча актив бўлмаган металл ионларига бериб, уларни нейтрал атомларга айлантиради.
Гальваник элементларни схемалар тарзида тасвирлаш қабул қилинган. Масалан, юқорида кўриб ўтилган қўрҚошин - рух элементининг схемаси қуйидагича бўлади:
(-) Zn [Zn(NO₃)₂][Pb(NO₃)₂] Pb (+)
Электродлар потенциалларининг айрмаси, гальваник элементнинг электр юритувчи кучи дейилади. Гальваник элементнинг ишлаши учун, унинг электр юритувчи кучи мусбат қийматга эга бўлиши керак. Бунинг учун оксидловчининг потенциалидан қайтарувчининг потенциалини, яъни катта қийматли потенциалдан кичигини айириш керак:
E = _oк - _қай
Гальваник элементлар электр токи манбалари сифатида техникада кенг кўламда ишлатилади. Гальваник элементни биринчи бўлиб 1799 йилда италиялик физик А.Вольт яратган.
Гальваник элементларнинг ишлаши натижасида электродлар потенциалларининг ўзгариши гальваник поляризация дейилади. Гальваник элемент поляризациясининг камайиши деполяризация, шу мақсадда ишлатиладиган моддалар эса деполяризаторлар дейилади. Деполяризаторлар сифатида MnO₂, O₂, K₂Cr₂O₇, Cu²⁺ лар ишлатилади.