Garvanik elamenlar elektr yurutuvchi kuchni kompanetlar aktivligiga bog’liqligi Reja: I. Kirish II. Asosiy qism

EYUK ni о`lchash

Galvaniq elementlarning yurituvchi kuchi kompensatsion usulda aniqlanadi. Bu usul sxemasi quyidagilardan iborat: Akkumlyator simlar orqali qarshilik kо`prigining A va V tomonlariga ulanadi, sо`ngra qarshilik kо`prigining chap tamoni (A) Veston elementining musbat qutbiga ulanadi. Veston elementining manfiy qutbi esa galvanometr va telegraf kalit (K) orqali harakatchan kalit (surgich S) ga ulanadi.

Elektr yurituvchi kuchni о`lchash quyidagicha amalga oshadi: galvanometr strelkasini qо`yib yuborib, knopka orqali uni nol nuqtaga keltiriladi. Sо`ngra akkumlyator ulanadi. Kalit orqali galvanometr ham ulanib, uni strelkasini xarakati kuzatiladi. Agar qarshilik kо`prigining A qismidan tok о`tsa, galvanometr strelkasi suriladi. Shundan sо`ng surgichni о`ng va chapga surib shunday holat topiladiki, bunda zanjirda tok bо`lmasin. Binobarin bunday holatda galvanometr strelkasi ham nol nuqtada tо`xtaydi (15-rasm).


15-rasm. Elektr yurituvchi kuchni о`lchash sxemasi.

Akkumlyator bevosita о`lchov vaqtidagina ulanib, boshqa vaqt uzib qо`yiladi. Tekshiruvchi element sifatida Daniel-Yakobi elementi olinadi. Bu 1N rux sulfat eritmasiga tushirilgan rux va 1N mis sulfat eritmasiga tushirilgan mis plastinkalaridan tashkil topadi. Eritmalar о`zaro kaliy xloridning tо`yingan eritmasi orqali bog``lanadi. Kaliy xlorid bog``lovchi о`tkazuvchi vazifasini о`taydi.

Daniel-Yakobi elementidagi ikkita bir-biriga tegib turuvchi eritmalar (1N rux sulfat va 1N mis sulfat) chegarasida diffuzion potentsial vujudga kelishi mumkin. Kaliy xlorid eritmasi ana shu diffuzion potentsialni yо`qotishga xizmat qiladi. Daniel-Yakobi elementining EYUK ushbu reaktsiya tufayli vujudga keladi:

Bunda mis musbat, rux esa manfiy zaryadlangan. Yarim elementlarni birlashtiruvchi naychalar, ular eritmalari bilan tо`ldirilgan bо`lishi zarur Daniel-Yakobi elementini zanjiri quyidagi sxema bilan ifodalanadi.

16-rasm. Veston elementi.

EYUK ni tо`g`ridan tо`g`ri aniqlash uchun, dastlab sxemaga normal Veston elementi ulanadi: (16-rasm).

Sо`ngra kompensatsiya nuqtasi (AS) topildi. Olaylik u AS masofada joylashgan bо`lsin. Keyin normal Veston elementi о`rniga sxemaga Daniel-Yakobi elementi EYUK ma`lum, ga teng. Endi proportsiya orqali tekshiruvchi element EYUK aniqlaniladi:

(43)

Daniel–Yakobi elementini additivlik (yig`indi) qonunidan foydalanib ham aniqlash mumkin. Buning uchun ayrim elektrod potentsiallaridan foydalaniladi: . Bu ishda taqqoslash elektrodi sifatida kalomel , elektrodidan foydalaniladi. Kalomel elektrodining potentsial farqi normal vodorod elektrodiga nisbatan 20⁰S da V ga teng. Mis elektrodining potentsialini aniqlash uchun rux elektrodi kalomel elektrodi bilan almashtirib quyidagicha zanjir tuziladi:

Bu element uchun ham sxema bо`yicha kompensatsiya nuqtasi AS₂ topiladi va EYUK hisoblanadi:

(44)

; (45)

Rux elektrodini potentsialini aniqlash uchun, endi mis elektrodi о`rniga kalomel elektrodi ulanadi va zanjir tuziladi:

Tuzilgan zanjir uchun kompensatsion nuqta AS₃ topiladi va EYUK (E₃) topiladi: ; Cu va Zn qiymatlarini hisoblab formula orqali Daniel-Yakobi elementini EYUK topiladi.

₍₄₆₎

Bu elektrodlar, aksariyat, II- tur elektrodlariga oiddir. Bunda metall о`zining qiyin eriydigan tuzi qatlami bilan qoplangan bо`ladi va u shunday yaxshi eriydigan tuz eritmasiga tushiriladiki, uning anioni о`sha qiyin eriydigan tuz anionga monand bо`lsin. Bunday elektrodlarga: xlorkumush elektrodi ( , ), simob sulfat elektrodi ( , ), kalomel elektrodi ( , ) kiradi.

Bunday elektrodlarda elektrod potentsiali eritmadagi anion aktivligi (kontsentratsiyasiga) bog``liq bо`ladi. YA`ni elektrod anionga nisbatan qaytar (47) xisoblanadi.

Eng kо`p amaliy ahamiyatga ega bо`lgan elektrodlar xlorkumush va kalomel elektrodlaridir.

Xlorkumush elektrodi taqqoslash elektrodi bо`lib, unda kumush metallining ustiga kumush xlorid chо`ktirilgan bо`ladi va u kaliy xlor eritmasiga tushiriladi. Eritmada kaliy xlorid qattiq holdagi kumush xlorid bilan о`zaro muvozanatda bо`ladi.

Agar xlorkumush ( , ) elektrodi manfiy zaryadga ega bо`lsa, elektrod reaktsiyasida kumush eritmaga ion holida о`tadi va u xlor ioni bilan ta`sirlashib, qattiq kumush xlorid hosil qiladi:

Agar elektrod musbat zaryadlangan bо`lsa, u holda elektrod sathida kumush tо`planadi. Bunday elektrod potentsiali xlor ioni kontsentratsiyasiga bog``liq bо`ladi. Tо`yingan kaliy xlorid eritmasiga tushirilgan xlorkumush elektrodining potentsiali 25⁰S da 0.201 V ga teng.

Veston elementi - (15-rasm) da musbat qutb simob va Hg₂SO₄ pastasi (quyuq massa) dan iborat bo’lib, ning to’yingan eritmasiga tushiriladi (yaxshi kontakt bo’lishi uchun pasta tagiga simob quyiladi). manfiy elektrod qadmiy amalgamasi bo’lib, u qadmiy sulfat ning to’yingan eritmasiga tushiriladi. Bu element ishlaganda quyidagi reaksiya boradi.

Cd +Hg₂SO₄ + 8/3H₂O =CdSO₄8/3H₂O + 2Hg

Demak, musbat qutb ikkinchi tur elektrod bo’lib, SO₄^2- anioniga nisbatan qaytardir. Elementning 2198⁰K temperaturadagi EYuKi Yeq1,01807V dir. Bu element EYuKining temperaturaga qarab o’zgarishi aniq tekshirilgan bo’lib, u (72.2) tenglama bilan ifodalanadi.

Bu tenglamadan foydalanib, Veston elementining ihtiyoriy temperaturadagi EYuKini hisoblab topish mumkin.

Kalomel elektrodi. Biror elektrodning potensiali standart elektrod potensialiga nisbatan o’lchanganda topilgan qiymat uning potensialini normal vodorod potensialiga nisbatan qiymatini ko’rsatadi.

Bir necha xil standart elektrodlar ma’lum bo’lib, bo`larning ichida eng ko’p tarqalgan standart elektrod- kalomel elektroddir (18-rasm), (Hg₂CI₂ – kalomel deb ataladi).

Kalomel elektrod quyidagicha yoziladi:

Hg₂CI₂, KCI (c)Hg yoki CI^-, Hg₂CI₂ Hg

Kalomel elektrod potensiali quyidagi reaksiya natijasida hosil bo’ladi:

2Hg  2CI^-  Hg₂CI₂  2e^-

Bir-xil elektrodlar boshqa elektrodlardan almashadigan ionning turi bo’yicha farq qiladi.

Kalomel elektrod ikkinchi tur elektrod bo’lib, unda CI^- ioni almashinishi natijasida potensial hosil bo’ladi. Bu elektrodning tarkibidagi xlor ioni bo’lgan eritmaga xlor gazi yuborib tayyorlangan elektrod (ya’ni CI^-/CI₂ elektrod) deb qarash mumkin.

lekin potensial hosil bo’lishida ishtirok etuvchi, ya’ni almashinuvchi xlor ioni xlorli gazidan CI₂+2e 2CI^- reaksiyasi natijasida emas, balki Hg₂CI₂ dan

Hg₂CI₂  2e^- 2Hg  2CI^- reaksiyasi natijasida hosil bo’ladi.

U ham taqqoslash elektrodi sifatida keng qо`llaniladi. U simob, va simobning xlorli tuzi – kalomel va kaliy xloridning ma`lum kontsetratsiyasidagi eritmasidan tashkil topgan bо`ladi: ,

Kalomel elektrodi, qaytar xlor elektrodi kabi ishlaydi. Uning elektrod potentsiali () kaliy xlorid kontsetratsiyasiga bog``liq (17-Rasm). Kalomel elektrodini tayyorlashda idish tubiga simob solinadi, uni ustiga kalomel ( ) 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: , ya`ni doimiy temperaturada eritmadagi simob ionlarining kontsentratsiyasi о`zgarmas bо`ladi. Bu esa kalomel elektrodini potentsialini yetarli darajada doimiy bо`lishini ta`minlaydi. chegarasida vujudga keladigan potentsial kaliy xlorid eritmasining kontsentratsiyasiga bog``liq.

Ikkinchi tur elektrod potensiali quyidagi umumiy formula bilan ifodalanadi:

(48)

bunda a_cI-kaliy xlor eritmasidagi xlor ionlarining aktivligi. t temperatura va KCI to’yingan eritmasidagi bu elektrod potensialini standart vodorod elektrod potensialiga nisbatan quyidagi formula bo’yicha hisoblash mumkin:

E_k=0,2415-7,6·10^-4 (t-25) (49)

Kalomel elektrodning kamchiligi simob va uning birikmalari bilan ishlashning havfliligidadir. Shu sababli, ba’zan uni o’xshash kumush xlorid elektrodiga almashtiriladi. Bu elektrod kumush tayoqcha yoki plastinkadan iborat bo’lib, sirtiga yomon eriydigan kumush xlorid qatlami yuritilgan va u kaliy xloridning to’yingan eritmasiga tushurilgan. Uning elektrokimyoviy sxemasi quyidagicha:

Ag/AgCI; KCI

Elektrodda quyidagi reaksiya sodir bo’ladi Ag + CI = AgCI+e^- ya’ni bu elektrod ham anionga nisbatan qaytardir. Kaliy xlor to’yingan eritmasiga tushirilgan kumush xlorid elektrodining potensiali 0,201Vga teng. Bu elektrodning qulayligi uning ihchamligi bo’lib, u kichik hajmli eritmalar bilan ishlash uchun foydalanish imkoniyatini beradi.