Fizik kimyo” fanidan “Elektrolit eritmalarining elektr o‘tkazuvchanligi” mavzusidagi reja: kirish. Asosiy qism

II. 4. Kolraush qonuni.
Nemis fiziki Kolraush (1840-1910-yillar) turli sistemalarning ekvivalent elektr o‘tkazuvchanligini o‘rganib, quyidagi xulosaga keldi. Gap shundaki, elektrolitlar eritmasidagi elektr o‘tkazuvchanlik qarama-qarshi yo‘nalishda harakat qilayotgan anion va kationlar harakati tufayli sodir bo‘ladi. Agar kontsentratsiya kichik bo‘lsa (kuchli suyultirilgan eritmalar uchun) kationlar va anionlar bir-biriga xalaqit qilmay mustaqil harakat qiladilar. Ularning cheksiz suyultirilganda elektr o‘tkazuvchanligi ularning ayrim holdagi elektr o‘tkazuvchanligining yig’indisidan iborat bo‘ladi: b_ = _A + _K, bu yerda _A va _K anion va kation elektr o‘tkazuvchanligi. Cheksiz suyultirilgandagi solishtirma elektr o‘tkazuvchanlikni (_) tenglamasi orqali ekvivalent (molyar) elektr o‘tkazuvchanlikka hisoblash orqali aylantirish mumkin:
Agar bo‘lsa, u holda Kolraush qonunning matematik ifodasi kelib chiqadi: bu erda va anion va kationlarning harakatchanligi deb yuritiladi. Yuqoridagi tenglama bo‘yicha Kolraush qonuni quyidagicha ta’riflanadi:
Cheksiz suyultirilgandagi elektrolit eritmasining ekvivalent (molyar) elektr o‘tkazuvchanligi (_) elektrolit tarkibiga kiruvchi anion va kationlarning harakatchanligining yig’indisiga teng.
Turli ionlarning harakatchanligi quyidagi jadvalda keltirilgan.
3-jadval
Cheksiz suyultirilgandagi ayrim ionlarning suvli eritmadagi molyar harakatchanligi

Ion	l x 10^4, Om^-1 m^2/mol	Ion	l x 10^4, Om^-1 m^2/mol
H^+	349,8	OH^-	198,3
Li^+	36,6	Cl^-	76,3
Na^+	50,1	CH3COO^-	40,9
K^+	73,5
Ag^+	61,9

bo‘lgani uchun, bu erda - Faradey doimiyligi (96500 Kl/mol) ; anion va kationning absolyut harakat tezligi bo‘lib, juda kichik kasr sonlardan iborat. Ishlashga qulay bo‘lishi uchun uni 96500 ga ko‘paytirib, yaxlitlab olinadi. Binobarin, Kolraush qonuni ushbu tarzda ifodalash mumkin.
Elektr o‘tkazuvchanlikning amaliy ahamiyati.
Elektr o‘tkazuvchanlik fizik-kimyoviy tahlil usullarida, bemorlarga tashhis qo‘yishda, eritmalarning kontsentratsiyasini aniqlashda, moddalarning tozaligini bilishda katta ahamiyat kasb etadi.
Quyida ularning ayrimlari haqida fikr yuritamiz:
1. Hujayra va to‘qimalarning normadagi va patologiyadagi
elektr o‘tkazuvchanligi.
2. Tirik organizmni elektrokimyo nuqtai-nazaridan hujayra, elektrolitlar eritmasi bilan to‘ldirilgan hujayralar aro bo‘shliq deb qarash mumkin. Hujayralar elektr o‘tkazuvchanligi 10^-3-10^-9 Om^-1m^-1 bo‘lsa, hujayralararo suyuqlikning elektr o‘tkazuvchanligi 10^-3 Om^-1m^-1 atrofida bo‘ladi.
Elektr o‘tkazuvchanligiga qarab biologik suyuqliklar, to‘qimalar quyidagi tartibda joylashadilar: qon, limfa, sapro > mushak to‘qimasi, miya qatig’i > o‘pka to‘qimasi, yurak to‘qimasi, jigar to‘qimasi > yog’ to‘qimasi, ilik > terining epidermis qatlami.
To‘qima va hujayralarning elektr o‘tkazuvchanligini o‘lchab, olingan natijalarni tashxis qo‘yishda ishlatish mumkin. Patologik jarayonlarda to‘qimalar o‘lganda hujayra membranalarining elektr o‘tkazuvchanligi o‘zgaradi.
Shuni inobatga olish kerakki, hujayra va to‘qimalarning elektr o‘tkazuvchanligi erkin (bog’lanmagan) ionlar kontsentratsiyasiga bog’liq. Shunday ekan elektr o‘tkazuvchanlik orqali hujayra membranalaridan ionlarni o‘tishini kuzatish mumkin. Elektr o‘tkazuvchanlikni ortishi erkin ionlarni ortganidan, kamayishi esa, ularning kontsentratsiyasini pasayganidan dalolat beradi.
Odatda turli sistemalarning elektr o‘tkazuvchanligini o‘lchashga asoslangan fizik-kimyoviy usul konduktometriya deyiladi.
Konduktometriya biokimyoviy, fiziologik, klinik tekshiruvlarda qo‘llaniladi.
1. Kuchsiz elektrolitning dissotsilanish darajasini elektr o‘tkazuvchanlik orqali aniqlash.
Ostvaldning suyultirish qonuniga muvofiq kuchsiz elektrolitning ionlanish darajasi ortadi. Cheksiz suyultirilsa, uning (ionlanish darajasining) qiymati birga tenglashadi. Shunday ekan suyultirish bilan kuchsiz elektrolitlarning ekvivalent (molyar) elektr o‘tkazuvchanligi maksimal qiymatgacha ortadi. (_). Binobarin, ekvivalent elektr o‘tkazuvchanlik (_) elektrolitning eritmadagi dissotsialanish darajasiga to‘g’ri proporsionaldir: ; - proporsionallik koeffitsiyenti bo‘lib, elektrolit tabiatiga bog’liq. Cheksiz suyultirilganda elektrolit butkul dissotsilanadi, to‘liq ionlarga parchalanadi; bu vaqtda bo‘ladi. Demak, ( bo‘lgani uchun). bo‘lsa, yuqoridagi tenglamadagi o‘rniga ni qo‘ysak: , bundan kelib chiqadi.
Bu tenglama faqat kuchsiz elektrolitlarga tegishli. Uni kuchli elektrolitlarga qo‘llab bo‘lmaydi. Demak, kuchsiz elektrolitlar eritmasining dissotsilanish darajasini topish uchun, ni tajriba orqali dan keltirib chiqariladi. esa Kolraush qonuni orqali hisoblanadi.
3. Ionlanish konstantasini elektr o‘tkazuvchanlik yordamida aniqlash.
Ostvaldning suyultirish qonuniga muvofiq kuchsiz elektrolitlarning ionlanish konstantasi ushbu tenglama bilan ifodalanadi:
Bu yerda “C” elektrolit kontsentratsiyasi; ekanligini hisobga olsak va yuqoridagi tenglamaga qo‘ysak: tenglama kelib chiqadi. Demak, kuchsiz elektrolitning ionlanish konstantasini topish uchun, dastlab solishtirma elektr o‘tkazuvchanlik topiladi; tenglamasi orqali topiladi; orqali topiladi; So‘ngra ionlanish konstantasi hisoblab chiqiladi.
3. Qiyin eriydigan tuzlarning eruvchanlik kontsentratsiyasini aniqlash.
Qiyin eriydigan AgBr tuzini olsak, u juda oz bo‘lsada eriydi. Uning qanchalik eriganini konduktometrik usulda aniqlash mumkin. Buning uchun dastlab distillangan suvning (erituvchining) elektr o‘tkazuvchanligi o‘lchanadi. Olaylik uning qiymati bo‘lsin. So‘ngra shu suvda AgBr eritilib, yana elektr o‘tkazuvchanlik o‘lchanadi
Har ikkala elektr o‘tkazuvchanlik farqi orqali AgBr ga tegishli elektr o‘tkazuvchanlik topiladi:

Endi Spravochnik jadvalidan 18⁰C da = 54,3; = 67 ekanligini bilib olamiz va Kolraush qonuni orqali:
ni topib olamiz. tenglamadan C ni topamiz:
hisoblashda chiqqan qiymat erigan AgBr ning g^.ekv/l miqdorini beradi. Agar u AgBr molekulyar massasiga ko‘paytirilsa:
erigan moddaning gr/l miqdori kelib chiqadi.
4. Suvning ion kontsentratsiyalarining ko‘paytmasini konduktometrik usulda aniqlash.
Suv oz bo‘lsada dissotsilanadi, dissotsilanish koeffitsiyenti K bilan ifodalanadi.


- suvning ion kontsentratsiyasining ko‘paytmasidir. topish uchun nihoyatda toza suv olish kerak. Bunday suvni Kolraush kumush idishlarda haydab olgan. Kolraush olgan suvning elektr o‘tkazuvchanligi nihoyatda kichik: .

Bunday suvning elektr o‘tkazuvchanligi faqat vodorod va gidroksil ionlarining harakatchanligi tufayli sodir bo‘ladi. Bunday suv uchun ekvivalent elektr o‘tkazuvchanlik:
Bu yerda - 1g^.ekv erigan modda saqlovchi suyultirish hajmi. Olaylik, sirka kislotasi uchun topishda kislotani shu darajada suyultirish kerakki, hosil bo‘lsin, ya’ni =1 bo‘lsin. , suv uchun qanday tushuniladi. Bu suyultirish deganda shunday suv miqdori tushuniladiki, unda 1g molekula suv (18 g) dissotsilangan ionlashgan holda bo‘lsin. Buning uchun nihoyatda ko‘p suv olinishi kerak. Yuqoridagi tenglamadan suyultirish hajmi ni topish mumkin:
(A)
Kolraush qonuni bo‘yicha , edi. O‘rniga qo‘ysak (A) tenglama uchun:
, ya’ni 13 million litr suvda 18 gramm (1mol) ionlashgan holda bo‘lar ekan. Bir litrdagisini topish uchun: vodorod va gidroksil ionlari kelib chiqadi. Haroratni oshirsak, bu qiymat ortadi; 22⁰S da 10^-7 g^.ekv vodorod va gidroksil ionlari bo‘ladi. Suv kuchsiz elektrolit bo‘lgani uchun massalar ta’siri qonuniga bo‘ysunadi:

Suv kam dissotsialangani uchun dissotsiatsiyaga uchramagan suv molekulalarini doimiy son deb qabul qilish mumkin. Uni mol/litrda ifodalasak: ga teng bo‘ladi. Yuqoridagi tenglamaga qo‘ysak:

5. Konduktometrik titrlash.
Ionlarning molyar harakatchanligi qiymatlarini tahlil qilib, quyidagi qoidalarni keltirib chiqarish mumkin:
1.Teng kontsentratsiyada kuchli kislota yoki kuchli asosning elektr o‘tkazuvchanligi ular tuzi elektr o‘tkazuvchanligidan katta.
2. Teng kontsentratsiyada kuchsiz kislotaning elektr o‘tkazuvchanligi uning tuzi elektr o‘tkazuvchanligidan kichik.
Shuning uchun kislota eritmasini asos eritmasi bilan titrlashda ekvivalent nuqtada elektr o‘tkazuvchanlikni keskin o‘zgarishi ro‘y beradi.
Shunday qilib, elektr o‘tkazuvchanlikning asosiy omili ionlar harakatchanligi bo‘lgani uchun, elektr o‘tkazuvchanlikni indikator sifatida qo‘llash mumkin.
Indikator sifatida elektr o‘tkazuvchanlik qo‘llaniladigan titrlash konduktometrik titrlash deyiladi (konduktor —o‘tkazuvchi).
Konduktometrik titrlash borasida bitta tezlikda harakatlanayotgan ionga almashinadi. Reaksiyada qatnashuvchi moddalar tabiatiga qarab ekvivalent nuqtada elektr o‘tkazuvchanlik keskin o‘zgaradi. Konduktometrik titrlash rangli indikatorlar bilan titrlashdan farqli o‘laroq, loyqa, rangli eritmalarni, biologik suyuqliklarni titrlashda qo‘llanishi mumkin. U nihoyatda aniq. Bir qancha moddalar aralashmasini ham titrlashda qo‘llanishi mumkin. Kamchiligi murakkab asboblar talab etiladi, hisoblashga ko‘proq vaqt ketadi. Konduktometrik titrlash quyidagicha amalga oshiriladi; titrlash olib boriladigan idishga indikator elektrodi tushuriladi. Shu idishga titrlash olib boriladigan byuretka o‘rnatiladi. Lozim bo‘lsa, idish termostatga qo‘yiladi. Titrlash borasida elektr o‘tkazuvchanlikni o‘zgarishi kuzatib boriladi, grafik orqali ekvivalent nuqta topiladi.
Ayrim misollarni ko‘ramiz
1) Kuchli kislotani kuchli asos bilan konduktometrik titrlash:

Xlorid kislotasiga natriy ishqori qo‘shilsa, gidroksil ionlari tez harakatlanadigan vodorod ionlari bilan birikadi va dissotsialanmaydigan suv hosil bo‘ladi. Vodorod o‘rnida eritmada unga nisbatan kam harakatlanadigan qoladi ( = 43). Shu sababli titrlash borasida elektr o‘tkazuvchanlik minimumga yetadi. Keyingi qo‘shilgan 1 tomchi ( =174), gidroksil ionlarining harakatchanligi tufayli elektr o‘tkazuvchanlikni yana oshiradi. Grafik chizilsa , ya’ni absissa o‘qiga titrlashga sarflangan ishqorning ml miqdori, ordinata o‘qiga esa eritma elektr o‘tkazuvchanligi qo‘yilsa,
rasmda ko‘rsatilgan egri chiziq hosil bo‘ladi.

Titrlash borasida hosil bo‘lgan egri chiziqning singan joyidan absissa o‘qiga prependikulyar tushirib, ekvivalent nuqta (E) topiladi. Bu nuqtada titrlash uchun sarflangan ishqor miqdori topiladi. Buning uchun ushbu proporsiyadan foydalaniladi:

7-rasm. NaOHning elektr o‘tkazuvchanligining grafigi

V₁ - berilgan HCl hajmi; V₂ - ishqor miqdori, grafikdan topiladi; N₂ - ishqor kontsentratsiyasi, ma’lum.
2) Kuchsiz kislotani (masalan, sirka kislotasi), kuchli asos (NaOH) bilan titrlash.

8-rasm. Kuchsiz kislotani kuchli asos bilan titrlash grafigi Titrlash borasida yomon dissotsiatsiyalanadigan sirka kislotasi, yaxshi dissotsiatsiyalanadigan uning tuziga almashinadi. Demak, titrlash borasida elektr o‘tkazuvchanlik ortadi. Ekvivalent nuqtada elektr o‘tkazuvchanlik OH^- ioni hisobiga keskin ortadi.

Yuqoridagi proporsiya usuli bilan kuchsiz kislota miqdori aniqlanadi.

3. 
   Kuchli va kuchsiz kislotalar aralashmasini konduktometrik titrlash.
   

Masalan, HCl + CH₃COOH bo‘lsa, NaOH eritmasi bilan titrlansa:

9-rasm.Elektr o‘tkazuvchanlikni aniqlash grafigi.

Dastlab kuchli kislota titrlanadi. Elektr o‘tkazuvchanlik pasayadi (rasm); HCl tugagandan so‘ng, CH3COOH titrlanadi; elektr o‘tkazuvchanlik atsetat natriy hisobiga yana sekin ko‘tariladi. Grafikda 2 ta singan nuqta kuzatiladi; I nuqta HCl ni, II nuqta esa CH3COOH ni

titrlashga ketgan NaCI hajmini ifodalaydi.
4. Kuchsiz kislotani kuchsiz asos bilan titrlash.
Masalan,
Yuqoridagi reaksiyada kuchsiz elektrolitlar ta’siri natijasida kuchliroq elektrolit - tetraborat ammoniy hosil bo‘ladi. Shu tufayli titrlash borasida elektr o‘tkazuvchanlik ortib boradi. Ekvivalent nuqtadan so‘ng, grafik bo‘yicha elektr o‘tkazuvchanlik qariyib o‘zgarmaydi. Chunki hosil bo‘lgan tetraborat ammoniy kuchli elektrolit bo‘lgani uchun ortiqcha qoshilsa elektr otkazuvchanlikka ta’sir korsatmaydi.

10-rasm. Elektr o‘tkazuvchanlik grafigi
Masalan,

Reaksiya natijasida yomon eriydigan BaSO4 hosil bo‘ladi (ZR=1,0810^-10). Ba^++ ionlari titrlash borasida Na^+ ioniga almashinadi. Binobarin, elektr o‘tkazuvchanlik pasayadi.

11-rasm Elektr o‘tkazuvchanlikni aniqlash grafigi
Suvsiz eritmalarning elektr o‘tkazuvchanligi
Elektr o‘tkazuvchanlik suvsiz eritmalarda ham kuzatiladi. Ulardagi o‘tkazuvchanlik ham ionlar harakatchanligi va kontsentratsiyaga bog’liq. Biroq suvsiz eritmalarda elektr o‘tkazuvchanlik patsroq bo‘ladi (ammiak va eritmalari bundan mustasno).
Suv eritmalarda moddalarning dissotsiatsiyalanish darajasi kichik. Shu tufayli elektr o‘tkazuvchanlik past. Suvsiz eritmalarning elektr o‘tkazuvchanligi D.I. Mendeleyev (1878-1882), I.A. Kablukov (1889), Valden va boshqalar tomonidan o‘rganilgan. Kablukov urush yillarida Toshkentda yashagan. U suvsiz eritmalarning elektr o‘tkazuvchanligi erituvchining dielektrik doimiyligiga bog’liqligini ilk bor kuzatdi. Uning tajribasi natijalari quyidagi jadvalda keltirilgan.
4-jadval
HCl ning turli erituvchilardagi eritmasining elektr o‘tkazuvchanligi, .

Erituvchi	V, 1 mol HCl erigan hajm		D
H2O	100	370,0	81,7
CH3OH	97,2	117,0	35,4
C2H5OH	100	27,8	25,4
C4H9OH	36	4,0	18,0
(C2H5)2O	3,52	0,044	4,37

Jadvaldan ko‘rinib turibdiki, erituvchining dielektrik doimiyligi pasayishi bilan elektr o‘tkazuvchanlik ham pasayadi.

Barcha erituvchilarga qaraganda suv eng katta dielektrik qiymatiga ega. U juda yaxshi ionlashtiriruvchi erituvchidir.
Elektr o‘tkazuvchanlik erituvchi qovushoqligiga ham bog’liq. Qovushoqlik katta bo‘lsa ionlar harakatchanligi kichik elektr o‘tkazuvchanlik ham past bo‘ladi. Bu xulosa Valden ishlarida o‘z aksini topdi; u bog’liqlikni topdi. Ya’ni cheksiz suyultirilgandagi ekvivalent elektr o‘tkazuvchanlikning erituvchi qovushoqligiga bo‘lgan nisbati doimiy sondir. Binobarin, qovushoqlik ortsa, elektr o‘tkazuvchanlik pasayadi.
Valden yana bir qonuniyatni ochdi. Uning fikricha suyultirish (eritma uchun) va erituvchining dielektrik doimiyligi orasida quyidagi bog’liqlik mavjud:

Bu tenglama orqali, bir xil moddaning elektr o‘tkazuvchanligi turli erituvchida bir xil bo‘lishi uchun, moddani qancha suyultirish lozimligini hisoblash mumkin.
Masalan, 0,01M HCl ning suvdagi eritmasi bo‘lsin; T=291 K, . Valden tenglamasiga qo‘ysak:

.
Endi HCl ni metanolda eritib, xuddi suvdagiga o‘xshash elektr o‘tkazuvchanlik olish uchun:

Bu bir xil elektr o‘tkazuvchanlik olish uchun 0,01 M HCl ni 100 l suvda eritsak, metanolli eritma 1000 l bo‘lishi kerak.
Elektroliz. Elektroliz qonunlari.
Elektroliz jarayoni. Elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasi orqali o‘zgarmas elektr toki o‘tkazilganda elektrodlarda boradigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari elektroliz deb ataladi. Elektroliz jarayoni maxsus qurilmalar – elektrolizyorlar yoki elektrolitik vannalarda olib boriladi.

12-rasm.Elektrolizyor sxemasi. 1-anod; 2-katod; 3-o‘zgarmas tok manbai.
Agar elektrolitning suvdagi eritmasiga o‘zgarmas tok manbaiga ulangan elektrod tushirilsa, eritmada tartibsiz harakatda bo‘lgan ionlar bir tomonga yo‘naladi: kationlar katodga, anionlar esa anodga tomon yo‘naladi. Elektr toki manbaining ishlashi natijasida elektronlar anoddan katodga uzatiladi, shu sababli anodda elektronlar yetishmay qoladi, katodda esa ko‘payib ketadi. Elektronlar katoddan musbat zaryadlangan ionlarga o‘tadi va ularni neytral atomlarga aylantiriladi. Manfiy zaryadlangan ionlar anodga kelib unga o‘z elektronlarini beradi va o‘zi zaryadsizlanadi. Shunday qilib, elektrolizning mohiyati shundaki, katodda qaytarilish, anodda esa oksidlanish jarayoni boradi.
Masalan, suyuqlantirilgan NaCl ning elektrolizi jarayonini ko‘rib chiqamiz.
Agar NaCl suyuqlanmasi orqali elektr toki o‘tkazilsa, suyuqlanmadagi Na^ va Cl^– ionlari tegishli elektrodlar tomon yo‘naladi va ularda quyidagi jarayonlar sodir bo‘ladi:

Suyuqlantirilgan NaCl ning elektrolizi umumiy tarzda quyidagi tenglama bilan ifodalanadi.

Suyuqlantirilgan elektrolitlarning elektrolizi bilan elektrolit eritmalarining elektrolizi bir-biridan farq qiladi.
Tuzlarning suvdagi eritmalarining elektrolizida eritmada tuz ionlaridan tashqari suvning dissotsilanishidan hosil bo‘lgan H^ va OH^– ionlarining hosil bo‘lishi ham hisobga olinadi. Katod atrofida elektrolit va vodorod kationlari hamda anod atrofiga elektrolit va gidroksid ionlari to‘planadi. Katod va anodda boradigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni ionlarning oksidlanish-qaytarilish potensiallari qiymatiga bog’liq.

Vodorod elektrodning potensiali E_o0 ga tengligini va lg[H^]-pH ekanligini hisobga olsak, E_o-0,059*pH bo‘ladi.
Tuzlarning neytral eritmalari uchun pH7 ga tengligi uchun,
E_o-0,059*7-0,41v bo‘ladi.
Agar elektrolit kationini hosil qiluvchi metallning elektrod potensiali – 0,41V dan katta bo‘lsa, katodda metall emas, balki vodorod ajraladi. Agar metallning elektrod potensiali – 0,41V ga yaqin bo‘lsa, katodda metall ham, vodorod ham birgalikda qaytariladi.
Kislotali eritmalardan vodorodni ajralib chiqishi vodorod ionlarining zaryadsizlanishi hisobiga boradi. Neytral va ishqoriy eritmalarda suv molekulalari qaytariladi:

Masalan: NaCl suvdagi eritmasini elektroliz qilinganda, suv molekulalari elektrolizga uchrashi hisobiga katodda Na o‘rniga N₂ qaytariladi. Umumiy tarzda quyidagicha:

Elektroliz jarayoni anod materialiga qarab, inert anod bilan bo‘ladigan elektroliz va aktiv anod bilan bo‘ladigan elektrolizga bo‘linadi. Oksidlanmaydigan materialdan (grafit, platina) yasalgan anod inert anod, oksidlanadigan materialdan yasalgan anod aktiv anod deb yuritiladi.
Тuzlar eritmalarining elektrolizini misollar asosida ko‘rib chiqamiz.
1) KNO₃ tuzi eritmasining inert anod ishtirokidagi elektrolizi:
KNO₃  K⁺ + NO₃^-
K⁺/K uchun E_o = -2,93 V bo‘lib, K⁺ kationlari katodda qaytarilmaydi,
NO₃^- anionlari suvli eritmalarda oksidlanmaydi. Katodda va anodda suv molekulasi qaytariladi va oksidlanadi:
Katodda (-): 2H₂O + 2e^- = 2OH^- + H₂;
Anodda (+): 2H₂O - 4e^- = 4H⁺ + O₂.
CuCl₂ eritmasining inert anod ishtirokidagi elektrolizi.
CuCl₂  Cu²⁺ + 2Cl^-
Misning standart elektrod potensiali E_o = 0,34V bo‘lganligi uchun katodda faqat mis ionlari qaytariladi, anodda esa xlorid ionlari oksidlanadi:
Katodda (-): Cu²⁺ + 2e^- = Cu;
Anodda (+): 2Cl^- - 2e^- = Cl₂
elektroliz
CuCl₂ ----------> Cu + Cl₂
2) Тuz eritmalarining aktiv anod qo‘llanilgandagi elektrolizi.
Bunday elektroliz jarayonida anod materiali eriydi. Masalan, kadmiy sulfat eritmasining elektrolizini misol qilish mumkin:
CdSO₄  Cd²⁺ + SO₄^2-
Katodda (-): Cd²⁺ + 2e^- = Cd
Anodda (+): Cd - 2e^- = Cd²⁺
Elektroliz qonunlari. Elektroliz vaqtidagi anodda boradigan oksidlanish jarayonida anod materiali ikki guruhga: erimaydigan va eriydigan anodlarga bo‘linadi.
Oksidlanmaydigan materialdan (grafit, platina) yasalgan anod erimaydigan (inert) anod, oksidlanadigan materialdan yasalgan anod eriydigan (aktiv) anod deyiladi.
Elektr energiyasining ta’sirida vujudga keladigan kimyoviy jarayonlar unumi bilan elektr toki o‘rtasida miqdoriy bog’lanish borligini dastlab 1836- yilda ingliz olimi M. Faradey aniqladi. Faradey fanga elektrod, anod, katod, anion, kation, elektrolit, elektroliz tushunchalarini kiritdi. Faradey o‘z tajribalarini bajarishda bir necha galvanik elementni ketma-ket ulab, batareya hosil qildi; elektroliz qilishda ana shu batareyadan elektr manbai sifatida foydalandi. U o‘zining ilmiy kuzatishlari asosida quyidagi elektroliz qonunlarini kashf etdi:
1. Faradeyning I qonuni. Elektroliz vaqtida elektrodda ajralib chiqadigan moddaning massasi miqdori eritmadan o‘tgan elektr toki miqdoriga to‘g’ri proporsional bo‘ladi.
2. Faradeyning II qonuni. Agar bir necha elektrolit eritmasi orqali bir xil miqdorda ketma-ket ulangan holda, elektr o‘tkazilsa elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning massa miqdorlari o‘sha moddalarning kimyoviy ekvivalentlariga proporsional bo‘ladi.
Elektroliz vaqtida elektrodlarda 1gr – ekvivalent modda ajralib chiqishi uchun elektrolit eritmasidan 96500 kulon elektr toki o‘tishi kerak. Bu son Faradey soni (F) deyiladi.
Faradey qonunlaridan
yoki
ifoda kelib chiqadi.
Bunda, m-moddaning massasi, E-moddaning gramm ekvivalenti (g-ekv); I-tok kuchi; Q-elektr miqdori; t-vaqt; F-Faradey soni; F96500.
Elektroliz metallurgiya, kimyo sanoati va boshqa sohalarda keng qo‘llaniladi. Metallarni ularning birikmalaridan ajratib olish, metall buyumlarni korroziyadan saqlashda, metall sirtiga korroziyabardosh metall qoplash kabi ishlarda elektrolizdan foydalaniladi.
Elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasi orqali o‘zgarmas elеktr toki o‘tkazilganda elеktrodlarda boradigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari elеktroliz dеb ataladi. Elеktroliz jarayoni maxsus qurilmalar - elеktrolizеrlar yoki elektrolitik vannalarda olib boriladi.

13-rasm. Elеktrolizyor sxеmasi. 1-anod; 2-katod; 3-o‘zgarmas tok manbai.
Anodda sodir bo‘ladigan jarayonlar elektrolitga ham, anod yasalgan moddaga ham bog’liq. Anodlar ikki xil bo‘ladi:

1. 
   Eruvchan anod.
   
2. 
   Erimaydigan anod.
   

Eruvchan anod elеktrodidan foydalanib toza mеtallar olinadi. Bunday elektroliz jarayoni tozalanayotgan mеtall tuzining eritmasida olib borilishi kеrak. Sanoatda tuzlarning eritmalarini elektroliz qilib mis, rux, kadmiy, nikеl, kobalt, marganеs va boshqa mеtallar olinadi. Bu mеtod yordamida bir mеtall boshqa mеtall bilan qoplanadi. Bu mеtod galvanostеgiya dеyiladi.
Eruvchan anodlar elektroliz jarayonida eritmaga ionlar holida o‘tadigan elеktrodlardir. Masalan: CuCl₂ orqali o‘zgarmas tok o‘tkazilib, anod sifatida mis plastinkasi olinsa, katodda mis ionlari qaytariladi, anodda esa mis oksidlanadi. Chunki, mis ionlariga nisbatan mis atomlari elektronni osonroq bеradi. Shuning uchun eritmada mis ionlari konsentratsiyasi o‘zgarmaydi.

Erimaydigan anodlar tariqasida inеrt ko‘mir(C) va passiv mеtallar (Au, Pt)ni olish mumkin. Bunday elektrodlar bilan elektroliz qilinganda anodda oksidlanish jarayoni elektrod hisobiga emas, balki, erimaydigan anionlar yoki suv molеkulalari hisobiga sodir bo‘ladi. Masalan:

Anodda elektrolit anionlaridan faqat kislorodsiz kislota qoldiqlari: xlor, brom, yod, ftor, oltingugurt va hokazolar zaryadsizlanadi.

Elektroliz jarayonida anodda oksidlanishi mumkin bo‘lgan ionlar kislorodli kislota qoldiqlari (NO₃^–, NO₂^–, SO₃^2–, SO₄^2–, PO₄^3–, CO₃^2–) va H₂O molеkulalaridir. Bu ionlardan kislorodli kislota qoldiqlari anodda zaryadsizlanmaydi, balki, ularning o‘rniga suv molеkulalari oksidlanadi. Kislorodsiz kislota ionlari oson oksidlanib erkin holda ajralib chiqadi. Masalan:

Natijada, katod atrofida KOH va anod atrofida H₂SO₄ to‘planadi.

Elektroliz qonunlari. Elektroliz hodisasining miqdoriy tomonini XIX asrning 30- yillarida M. Faradеy o‘rgangan edi. U o‘z tajribalari asosida elektroliz qonunlarini yaratdi.
Elektrolizda ajralib chiqadigan moddaning og’irlik miqdori eritmadan o‘tgan elektr miqdoriga proporsional bo‘lib, boshqa hеch qanday faktorlarga mutlaqo bog’liq emas.

1. 
   Tеng miqdordagi elеktr, har xil kimyoviy birikmalardan, elektroliz vaqtida ekvivalent miqdordagi moddalarni ajratib chiqaradi.
   

Masalan: bir xil miqdordagi elektr toki HCl, AgNO₃, CuSO₄, FeCl₃, SnCl₄ eritmasi orqali o‘tkazilganda katodda ekvivalent miqdordagi H₂, Ag, Cu, Fe, Sn ajralib chiqadi.
Elektroliz vaqtida bir gramm-ekvivalent modda ajratib olish uchun elektrodlardan 96500 kulon elektr toki o‘tishi kеrak.
Umumiy formulasi quyidagicha:

Kuchi 1 A bo‘lgan tok sеkundiga 1 Kl. elektr o‘tishiga muvofiq kеlsa,

1-misol. eritmasidan 40 minut davomida 1,65 A kuchga ega bo‘lgan tok o‘tkazilsa, katodda nеcha gramm mis ajralib chiqadi?

Yechish: Faradеy qonuniga ko‘ra, vaqt sеkundda bеrilgani uchun formuladan foydalanamiz. Misning g-ekv = 31,77, i =1,65, vaqt 4060=2400 sеkund. Formulaga tеgishli qiymatlarni qo‘yib, ajralib chiqqan mis miqdorini topamiz:

2-misol. Katodda 4,74 g mis ajratib olish uchun 1 soat davomida eritmasidan kuchi nеcha ampеrga tеng bo‘lgan tok o‘tkazish kеrak?

Yechish: bundan kеltirilgan formulaga tеgishli qiymatlari: soatni quyib tok kuchini topamiz:

3-misol. eritmasidan tok o‘tkazilganda anodda normal sharoitda o‘lchangan 11,2 l kislorod ajralgan bo‘lsa, katodda nеcha gramm ishqor hosil bo‘ladi?
Yechish: 1gekv kislorodning normal sharoitdagi hajmi 5,6l kislorod ajralganligi uchun katodda ham 2 gekv hosil bo‘ladi. 1 gekv 40 g ga tеngligini bilgan holda, hosil bo‘lgan ishqorning miqdorini topamiz:

4-misol. ning 1 l 0,5 n eritmasidan kuchi 5 a ga tеng bo‘lgan tok o‘tkazilganda ni butunlay parchalash uchun qancha vaqt kеrak bo‘ladi?
Yechish: , bundan . Eritmadagi mis ionlarining massasini topamiz. Eritma 0,5 n bo‘lganligi uchun 0,5 gekv 1 l eritmada 31,770,5  15,88 g mis ionlari bo‘ladi.
Kеltirilgan formulaga tеgishli qiymatlar: ni qo‘yib kеtgan vaqtni hisoblaymiz:



Xulosa

Elektroliz - fizik va kimyoviy hodisalar o‘rtasida mustahkam bog’lanishni aks ettiruvchi fizik-kimyoviy jarayon. U amalda keng miqyosda qo‘llaniladi. Uning yordamida boshqa yo‘llar bilan olish qiyin bo‘lgan ko‘pgina kimyoviy birikmalar - kukunlar ko‘rinishidagi toza metallar va boshqa moddalar olinadi. Elektroliz jarayonidan turli metallarni korroziyadan himoya qilishda foydalaniladi.

Amalda elektroliz maxsus apparatlarda - elektrolizyorlarda o‘tkaziladi. Ular po‘lat, keramik materiallar, shuningdek shisha va plastik massalardan tayyorlanadi. Elektrodlar turli metallar va qotishmalardan tayyorlanadi. Ba’zan, elektroliz davomida anod va katodda shunday moddalar vujudga keladiki, iloji boricha ularning o‘zaro ta’siridan qochish kerak bo‘ladi. Bu maqsadda elektrolizyorga serkovak to‘siq - diafragma qo‘yiladi.
Xulosa qilib aytganda, elektroliz - eritmalar yoki elektrolit eritmasi orqali elektr toki o‘tganda elektrodlarda sodir bo‘ladigan fizik-kimyoviy jarayonlar shu nom ostida birlashadi. Musbat va manfiy elektrodlarda bo‘ladigan jarayonlar mexanizmi turlichadir. Anodda ionlar, atom yoki molekulalar elektronlarini bergani uchun unda elektrokimyoviy oksidlanish reaksiyasi sodir bo‘ladi. Aksincha, katoddagi turli zarralarga elektronlar kelib qo‘shiladi va bu yerda sodir bo‘ladigan reaksiyalar, elektrokimyoviy tiklanish reaksiyalari bo‘ladi.