Elektrokimyoviy jarayonlar

Galvanik elementlar termodinamikasi

Ximiyaviy reaktsiya energiyasini elektr energiyaga aylantirib beruvchi asbob galvanik element deyiladi. Bu asbob elektrolit eritmalariga tushirilgan ikki elektroddan iborat bo’ladi. Bu eritmalar g’ovak to’siq (membrana) yordamida yoki elektrolitik ko’prik yordamida ulanadi. Elektrolitik ko’prik sifatida yoki ning to’yingan eritmasi ishlatiladi.

Elektrodlarni metall o’tkazgich orqali ulasak ularning birida oksidlanish, ikkinchisida qaytarilish reaktsiyalari boradi.

Ajratilgan galvanik elementda muvozanat holat bo’lmaydi, lekin shunday holat uzoq muddatgacha saqlanib turishi mumkin. Elektrodlar metall o’tkazgich yordamida ulangan ondayoq (1b-rasm) bunday tormozlangan holat yo’qoladi. Toshni zanjirda (ya’ni metall o’tkazgichda) elektronlarning harakati va ichki zanjirda (elektrolit eritmasida) ionlarning harakati kuzatiladi va bunday hara-katlar bilan bir vaqtning o’zida elektrodlarning birida oksidlansa, ikkinchisida qaytarilish reaktsiyalari boradi. Bu reaktsiyalar termodinamik nuqtai nazardan qaytmas bo’ladi va muvozanat holat vujudga kelishi bilan to’xtaydi.

Ajratilgan (a) va ulangan (b) galvanik elementlar: М1 va М2 -metall elektrodlar; S1 va S2 - va ionlar tarkibida bo’lgan eritmalar. Elektrodlarga ulangan tashqi metall o’tkazgichlar bir xil metalldan qilingan bo’lsa, galvanik element to’g’ri ajratilgan (1a-rasm) deyiladi. Tashki metall o’tkazgichlar har xil metalldan iborat bo’lsa, galvanik element noto’g’ri ajratilgan deyiladi. Chap tarafdagi elektrodda (1b-rasm) oksidlanish reaktsiyasi, va o’ng tarafdagi elektrodda qaytarilish reaktsiyasi boradi. Tashqi zanjirda elektronlar va ichki zanjirda kationlar М1 dan М2 ga qarab harakat qilad i (b). Punktir vertikal chiziqlar bilan membrana yoki elektrolitik ko’prik ko’rsatilgan.

Elektrodlarni ulab turgan o’tkazgichning qarshiligi qanchalik katta bo’lsa, reaktsiya shuncha sekinlik bilan boradi, yani reaktsiya qaytar bo’ladi. Shuning uchun elektrodlarni cheksiz qarshilikka ega bo’lgan o’tkazgich bilan uladik deb faraz qilsak, reaktsiya cheksiz sekin boradi va har bir daqiqada elektrodlar bilan eritmalar o’rtasida muvozanat bor desak bo’ladi. Bunday reaktsiyalar kvazi-qaytar (qaytarga o’xshash, yaqin) reaktsiyalardir. Termodinamik jihatdan qaytar bo’lgan jarayonlarda maksimal elektr ishi bajariladi. Bunday sharoitlarda o’lchangan ikki elektrod orasidagi potentsiallar farqi galvanik alementning elektr yurituvchi kuchi (e.yu.k.) deyiladi.

Shunga e’tibor berish kerakki, ikkita o’z-o’zicha mu-vozanat holatidagi elektrodlar galvanik elementni hosil qiladi, ya’ni muvozanatda bo’lmagan sistema vujudga keladi. Buning sababi metallardagi zlektronlarning zichligi turlicha bo’lishi-dir, shuning uchun elektronlar tashqi zanjir orqali bir metall-dan ikkinchisiga o’tishga intiladi. Agar bu o’tish sodir bo’lsa, bir vaqtning o’zida ichki zanjirda ionlarning tashilishi kuzati-ladi (1-rasmga qarang), bu tashish ayni temperaturada mem-brana bilan ajratilgan ikkala eritmadagi elektrolit konsen-tratsiyalarining (aktivliklarining) birdan-bir munosabati o’rna-tilmaguncha davom etadi. Bu muvozanat butun sistemaning termodinamik muvozanatini ko’rsatadi.

Galvanik elementdagi termodinamik muvozanat konstantasini va tenglamalardan foydalanib topiladi. Oxirgi tenglamadagi standart e.yu.k. (galvanik elementdagi hamma ionlarning o’rtacha aktivliklari birga teng bo’lgandagi).