Fizika va kimyo

Kimyoviy galvanik elementlar.

Bu tur elementlarda elektr yurituvchi kuch kimyoviy reksiya energiyasi hisobiga hosil bo‘ladi. Bu xil elemetlarga YAkobi—Daniel elementi misol bo‘la oladi. Bu element mis va rux elektrodlaridan tuzilgan bo‘lib, mis elektrodi Cu^2 ioni bor eritmaga (masalan,CuSO₄ erimasiga), rux elektrodi esa Zn^2 ioni bor eritmaga (ZnSO₄ eritmasiga) tushuriladi (chizmaga qarang).

Agar elektrodlar bir-biri bilan to‘tashtirilmasa, elektrodlarda muvozanat holatidagi potensiallari hosil bo‘lishi bilan jarayon nihoyasiga etadi.

Elektrodlar elektr toki o‘tkazuvchi material (masalan mis sim) bilan to‘tashtirilsa va bu simga elektr toki mavjudligini bildiruvchi biror asbob (masalan galvanometr) ulansa, bu asbob sim orqali elektr toki o‘tayotganligini ko‘rsatadi. Elektrodlar sim orqali to‘tashtirilganda, ulardagi potensiallar har xil bo‘lganligidan, ular baravarlashishga intiladi, natijada elektronlar rux elektroddan mis elektrodga sim orqali o‘ta boshlaydi.

Demak, elektrodlar to‘tashtirilgan simda elektronlar oqimi, ya’ni elektr toki vujudga keladi. Elektronlarning rux elektroddan mis elektrodiga o‘tishidan elektrodlardagi elektr qo‘sh qavatining muvozanati buziladi va natijada mis elektrod manfiylashadi, rux elektrod esa musbatlashadi. O‘z navbatida elektrodlarda buzilgan muvozanat tiklanishga intiladi. Mis elektroda buzilgan muvozanatni tiklash uchun yangidan yangi Cu^2 ionlarni eritmadan mis elektrodga o‘tirib, kelayotgan elektronlarni neytrallaydi.;

Cu^2  2e Cu

Rux elektrodda esa aksincha xol yuz beradi. Elektroddan ketayotgan elektronlarning o‘rnini qoplash uchun yangidan yangi Zn^2 ionlar eritmaga o‘tib, elektrodda yangi elektronlar qoldiradi:

Zn Zn ^2 2e

Demak, element ishlaganda mis elektrodda qaytarilish, rux elektrodda esa oksidlanish jarayoni boradi.

Har qanday galvanik elementda bir elektrodda oksidlanish, ikkinchi elektrodda qaytarilish jarayoni boradi. /aytarilish jarayoni borgan elektrod musbat qutb, oksidlanish jarayoni ruy berayotgan elektrod manfiy qutb deb belgilanadi.

Agar galvanik element faqat musbat (yoki elektr manfiy) elektrodlardan tuzilgan bo‘lsa, elektr musbatligi kuchlirok elektrod musbat, elektr musbatligi kuchsizrok elektrod esa manfiy qutb bo‘ladi.

Musbat va manfiy elektrodlarda boradigan kimyoviy jarayonlarni tenglamalarni bir biriga ko‘shilsa, galvanik elemetda sodir bo‘layotgan kimyoviy reaksiya tenglamasi hosil bo‘ladi:

Cu^22e Cu

Zu  Zn^2 2e

Cu^2  Zn  Zn^2 Cu

Demak, yuqoridagi elementda shu reaksiya hisobiga elektr energiya hosil bo‘ladi. Bu ionli reaksiya quyidagi molekulyar reaksiyaga muvofik ketadi:

CuSo₄ZnCuZnSO₄

Umuman olganda, bu reaksiyani probirkada ham o‘tkazish mumkin, lekin bunda elektr toki hosil bo‘lmaydi. CHunki probirkada reaksiya o‘tkazilgfnda oksidlanish va qaytarilish reaksiyalari bir joyda boradi va elektronlar qaytaruvchidan oksidlanuvchiga bevosita o‘tadi. Galvanik elementda esa oksidlanish va qaytarilish reaksiyalari alohida-alohida joyda boradi va elektronlar qaytaruvchidan oksidlovchiga o‘tadi.

Galvanik elementning elekr yurituvchi kuchini ikki usul bilan; 1)elementda boradigan kimyoviy reaksiyaga Nernst tenglamasini tadbiq etib va 2)elektrod potensiallari tenglamalaridan foydalanib hisoblash mumkin.

Biror galvanik elementning elektr yurituvchi kuchini tajriba orqali topishda odatda taqqoslash elementi sifatida Vestonning normal elementi ishlatiladi. Bu elementda musbat qutb simob va Hq₂SO₄ pastasidan iborat bo‘lib, CdSO₄83H₂O ning to‘yingan eritmasiga tushiriladi.

Manfiy elektod kadmiy amalgamasi bo‘lib, u qadmiy sulfat (CdSO₄83H₂O) ning to‘yingan eritmasiga tushirilgan bo‘ladi. /uyidagi kimyoviy reaksiya hisobiga elektr yurituvchi kuch hosil bo‘ladi:

Sd  Hq₂SO₄ 83 H₂O  Cd SO₄ 83 H₂O  2Hq

Bu qurilmada musbat qutb ikkinchi tur elektrod bo‘lib, SO₄^2—anioniga nisbatan qaytar ishlaydi. Elementning 25⁰S dagi elektr yurituvchi kuchi E1,0187V dir. Bu element elektr yurituvchi kuchining temperaturga qarab o‘zgarishi aniq tekshirilgan bo‘lib, u quyidagi tenglama bilan ifodalanadi; E1,01830 (1-4,06 10^-5(t-20)). Bu tenglama yordamida Veston elementning xoxlagan temperaturadagi elektr yurituvchi kuchini hisoblab topish mumkin.

Konsentratsion elementlar.

Bu toifa elementlarda ikkala (qutb) elektrod tabiatan bir xil bo‘lib, faqatgina elektrod reaksiyasining bir yoki bir nechta ishtirokchisining aktivliklari bilan farq qiladi. Konsentratsion elementlar ion (elektrolit) tashib va tashimasdan ishlaydiganlarga bo‘linadi.