Кимё” кафедраси мудири доц. Ҳ. Т авезовга 5140500 Кимё таълим йўналиши 1-ким-18 гуруҳи талабаси

2.1 Potensiometriyada qo’llaniladigan elektrodlar.

Elektrod -eritma bilan o'zining sirti chegarasida elektronlar yoki ionlar almashinuvi natijasida potensiallar farqi yuzaga keladigan eritma va unga tushirilgan metall plastinkadan iborat elektrokimyoviy sistema. Eng oddiy elektrod rux sulfat tuzi eritmasiga tushirilgan ruh plastinkasidir. Bunda eritmaga tushirilgan rux plastinka «aktiv metall» bo‘lgani uchun eriy boshlaydi, ya’ni oksidlanadi. Plastinka sirtida elektronlar qoladi, eritmaga esa ruh ionlari Zn²⁺ o‘tadi. Plastinka sirti manfiy zaryadlanadi, plastinkaning sirtiga tegib turgan eritma musbat zaryadlanadi, ya’ni eritma bilan plastinka sirt chegarasida (o‘rtasida) qo‘sh elektr qavat hosil bo‘ladi. Qo‘sh elektr qavatda potensiallar farqi yuzaga keladi va bu elektrod potensiali deb aytiladi. Birinchi tur elektrodlar elektrod potensiali eritmadagi potensial hosil qiluvchi ionning konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘lgan elektrodlar. Bu elektrodlar eritmada o‘z ionlariga nisbatan qaytar ishlaydigan eritmaga tushirilgan metall plastinkalardir. Birinchi tur elektrodlarga quyidagilar misol bo‘ladi: kumush elektrodi AgNO₃ eritmasiga tushirilgan Ag plastinkasi (Ag/AgNO₃); mis elektrodi CuSO₄ eritmasiga tushirilgan Cu plastinkasi (Cu/ CuSO₄); vodorod elektrodi, xingidron elektrodi, shisha elektrodi va hokazolar. Bu elektrodlar nima maqsadda ishlatilishiga ko‘ra, indikator elektrodlar deyiladi.

Ikkinchi tur elektrodlar elektrod potensiali elektrodni hosil qiluvchi metall bilan kam eriydigan birikma hosil qiluvchi anionga nisbatan qaytar bo'lgan va potensiali tashqi eritmadagi boshqa ionlar konsentratsiyasiga bog'liq bo'lmagan elektrodlardir. Bu tur elektrodlar amaliyotda asosan solishtiruvchi elektrodlar sifatida ishlatiladi. Solishtiruvchi (taqqoslash) elektrodlarga: kalomel elektrod KE, kumush xloridli elektrod KXE misol bo'la oladi.
Uchinchi tur elektrodlar. Bir xil anionga ega bo'lgan ikki kationdan biriga nisbatan qaytar elektrodlardir. Bunga misol qilib simobning simob va kalsiy oksalatidagi elektrodini keltirish mumkin. Uning potensiali ikkinchi metall ionining aktivligi bilan belgilanadi:
E = E° +2.3RT/nF lg a_Ca2+

Uchinchi tur elektrodlarning qaytarlik darajasi yuqori. Ular elektrod metaliga nisbatan begona bo‘lgan kationlarni aniqlash uchun indikator elektrod sifatida ishlatiladi. Ishlatilishiga ko‘ra ikki xil elektrod farqlanadi: Indikator-elektrodlar tekshiriladigan eritmadagi ionning elektrod aktivligiga qarab potensialini o‘zgartiradigan elektrodlardir. Indikator elektrodlar elektrod eritma sirti chegarasida boradigan elektrokimyoviy jarayonning mexanizmiga ko‘ra quyidagilarga bo'linadi: oksidlanish-qaytarilish (redoks) elektrodlari, bunday elektrodlarda elektronlar almashinishi kuzatiladi; birinchi, ikkinchi tur metall va metallmas elektrodlar, bunday elektrodlarda elektron-ion almashinishi kuzatiladi; ionoselektiv membranali elektrodlar, bunday elektrodlarda ion almashinishi sodir bo‘ladi. Elektrodlar agregat holatlariga ko'ra qattiq (platina, kumush, grafit va boshqalar), suyuq (simob) va gaz (vodorod, xlor) elektrodlarga bo'linadi. Bundan tashqari, elektrodlar aktiv (kumush,

mis va boshqalar) va befarq (platina, oltin, grafit va boshqalar) elektrodlarga bo'linadi. Solishtirma elektrodlar sifatida elektrod potensialini o'lchash uchun mo'ljallangan qaytar (normal, vodorod to'yingan kalomel, kumush xloridli, talliy xloridli va boshq.) elektrodlar (etalon sifatida) ishlatiladi.



5.rasm Potensiallar hosil bo’lishi

Normal vodorod elektrodi.

Normal vodorod elektrod (NVE) tarkibida vodorod ionlari bo‘lgan eritma (H₂SO₄) ga tushirilgan sirtiga vodorod gazi singdirilgan platina (Pt) plastinkasidan iborat sistema. Bu elektrod sirtida quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi boradi:
1/2H₂ =H⁺ + e^-.
Vodorod elektrodning potensiali shartli ravishda istalgan haroratda nolga teng deb olingan. Elektrod P_H2 — 1 atm vodorodbilan to'ldirilib, a_H+ = 1 bo'lgan kislotaga tushirilganda elektrodining potensiali:
E=-0,059pH
Demak, normal vodorod elektrodning potensiali eritmaning pH iga, ya’ni eritmaning kislotaliligiga to‘g‘ri proporsionaldir. Normal vodorod elektrod, asosan, metallarning standart oksid- lanish-qaytarilish potensialini o‘lchashda foydalaniladi. Vodorod elektrodning potensiali quyidagi shartlarga rioya qilinganda doimiy bo'ladi: 1 ) juda toza vodorod va elektrolit qo‘llanilganda; 2 ) elektrodni eritmaga muayyan chuqurlikkacha botirilganda; 3) elektrodga juda oz miqdorda tok berilganda. Vodorod elektrodni nitrat, xlorat, permanganat, manganat, temir (III) singari oksidlovchilar va qaytaruvchilar bo'lgan, shuningdek to'yinmagan organik birikmalar, aminlar, nitrofenollar, alkaloidlar ishtirok etganda ishlatib bo'lmaydi.

6.rasm Elektrodlar.

Shisha (ionoselektiv membranali) elektrod.
Shisha elektrod nazariyasini akademik B.P.Nikolskiy tomonidan ishlab chiqilgan. Shisha elektrodidagi shisha membrana vodorod ionining konsentratsiyasi har xil bo'lgan ikki eritmani bir-biridan ajratib turadi. Bu vaqtda elektrod sirtida potensial yuzaga keladi. Tekshirish- larning ko'rsatishiga ko'ra, shisha to'rsimon kremniy-kislorod zanjirlaridan iborat bo'lib, oradagi bo'sh joylar ishqoriy metallaming kationlari bilan band. Bo‘sh joylardagi kationlar to‘rning tuzilishini buzmasdan qaytar ravishda almashinish reaksiyasiga kirisha oladi. Vodorod selektiv shisha elektrodning sharsimon qismiga kumush xloridli elektrod joylashtiriladi va u 0, 1 m HCl (yoki boshqa elektrolit) bilan to‘ldiriladi. Bu tekshiriladigan eritmaga tushiriladigan yarim elementni tashkil etadi. Shisha elektrod potensiali shisha membrananing har ikkala tomonidagi eritmalar potensiallarining ayirmasiga teng. Odatda, ichki eritmaning potensiali doimiy bo‘lganligi uchun bu ayirma elektrod tushirilgan eritmaning potensialiga teng bo'ladi va quyidagi formula bilan ifodalanadi.
E_sh.e = const + 0,059lga_H+,
E_sh.e = const-0,059pH
Ushbu formulalardan ko'rinib turibdiki, shisha elektrod H⁺ionlariga nisbatan qayta ishlaydigan elektrod bo'lib, undan asosan eritmalarning pH ini o'lchashda, vodorod ionlarining miqdori H⁺ni va shu kattaliklarga mos keladigan eritma potensialini o'lchashda foydalaniladi.




7.rasm Shisha elektrodlar
Kumush xloridli elektrod.
Kumush xloridli elektrod KC1 ning to'yingan eritmasiga tushirilgan va sirti kam eriydigan AgCl moddasi bilan qoplangan kumush simdir. Uning formulasi: Ag/AgCl, Сl^-.KXE ning potensiali a Ag⁺ ga bog'liq bo'lib, elektrod ichki eritmasidagi СГ ionlariga nisbatan qaytar elektroddir. Buning sababini KXE potensiali E^ ni hisoblash formulasini keltirib chiqarish bilan tushuntirish mumkin.
Umuman, KXE uchun: E_kxe = E°_Ag+/Ag + 0,059lga_Ag.
Lekin ichki eritmada Ag+ ionlari yo‘q. Bu ion elektrod sirtidagi AgCl ning dissotsialanishi tufayli hosil bo‘ladi.
Shunga asosan: EK_AgCl = a_Ag+ • a_Cl- .
Bu ifodadan elektrokimyoviy jarayonda qatnashadigan kumush ionning aktiv konsentratsiyasi:
a_Ag+=EK_AgCl/a_Cl-

agar ichki eritma sifatida 0,1 n KC1 (HCl) eritmasidan foydalanilsa E_KXE = +0,2900 V; agar 1 n KC1 (HCl) eritmasi bo'lsa E_KXE = +0,2370 V bo'ladi.

8.rasm Kumush xloridli elektrodlar.

Indikator-elektrodlar tekshiriladigan eritmadagi ionning elektrod aktivligiga qarab potensialini o‘zgartiradigan elektrodlardir. Indikator-elektrodlar elektrod eritma sirti chegarasida boradigan elektrokimyoviy jarayonning mexanizmiga ko‘ra quyi- dagilarga bo'linadi:oksidlanish-qaytarilish (redoks) elektrodlari, bunday elektrodlarda elektronlar almashinishi kuzatiladi; birinchi, ikkinchi tur metall va metallmas elektrodlar, bunday elektrodlarda elektron-ion almashinishi kuzatiladi; ionoselektiv membranali elektrodlar, bunday elektrodlarda ion almashinishi sodir bo‘ladi. Elektrodlar agregat holatlariga ko'ra qattiq (platina, kumush, grafit va boshqalar), suyuq (simob) va gaz (vodorod, xlor) elektrodlarga bo'linadi. Bundan tashqari, elektrodlar aktiv (kumush, mis va boshqalar) va befarq (platina, oltin, grafit va boshqalar) elektrodlarga bo'linadi. Solishtirma elektrodlar sifatida elektrod potensialini o'lchash uchun mo'ljallangan qaytar (normal, vodorod to'yingan kalo- mel, kumush xloridli, talliy xloridli va boshq.) elektrodlar (etalon sifatida) ishlatiladi. Solishtirma elektrodlar quyidagi talablarga javob berishi kerak: potensial belgilovchi elektrodning ichki reaksiyasi termodi- namik qaytar bo'lishi; elektrod kam qutblanuvchan bo'lishi, ya’ni undan tok o'tganda o'z potensialini nihoyatda kam o'zgartirishi; elektrod uzoq vaqt saqlanganda va turli xil sharoitlarda ham o'z potensialini o'zgartirmasligi lozim.
9.rasm vodorod elektrod.



Agar platinalangan platina 1 at (101 kPa) vodorod bosimida to’yintirilsa va vodorod ionlarining kontsentratsiyasi 1 ga teng (1 g ekv, 1N, 1 mol) bo’lsa va eritmaga tushurilsa, hosil bo’lgan vodorod elektrodi - normal vodorod elektrodi deyiladi. Uning potentsiali shartli ravishda nol deb qabul qilingan. Boshqa standart (normal) elektrodlar potentsiali normal vodorod elektrodlariga taqqoslab o’lchanadi. Quydagi jadvalda ayrim elektrodlarning standart potentsiallari keltirilgan (T=198 K, muhit - suvli).
Kalomel elektrodi.

1. 
   platina
   
2. 
   mis simi
   
3. 
   shisha trubkasi
   
4. 
   KCl eritmasi
   
5. 
   pasta
   
6. 
   simob
   

Laboratoriyalarda ko’p qo’llaniladi. Uch xil kalomel elektrodi bo’ladi: 1) normal 1N [KCl] 2) 0,1N [KCl] 3)to’yingan KCl

KCl kontsentratsiyasi	kal, 291 K
0,1	0,336
1,0	0,284
to’yingan eritma	0,2503

II-tur elektrodlarining potentsiali turg’un. Temperatura o’zgarishi bilan xam kam o’zgaradi:

Temperatura, K	kal, V
286	0,2538
291	0,2503
293	0,2488
297	0,2463

Xingidron elektrodi.

Xingidron ekvimolekulyar tarzdagi:

C₆H₄O₂^. C₆H₄(OH)₂ Xingidron suvda;
C₆H₄O₂^. C₆H₄(OH)₂  C₆H₄O₂^. C₆H₄(OH)₂
xinon gidroxinon
C₆H₄(OH)₂  C₆H₄O^{- -}+ 2H⁺
C₆H₄O^{- -} 2 ta elektronni platinaga berib, Pt va eritma orasida qo’sh elektr qavati hosil bo’ladi. C₆H₄O₂ ^{- -} C₆H₄(OH)₂+2e-
C₆H₄(OH)₂ 2H⁺+2e-+ C₆H₄O₂



pH = -ln [H⁺] bo’lgani uchun
Pt  xingidron H⁺₌₁  Pt, H₂
E= _xingidron-⁰_{N2=+ 0,704 V}
⁰_x.g.= 0,704 V normal xingidron elektrodining potensiali
Inert metall (Ag, Pt) biror bir oksidlangan-qaytarilgan shakldagi ionlar saqlovchi eritmaga tushirilishi natijasida hosil bo’lgan potentsial oksidlanish-qaytarilish yoki redoksi potentsial deyiladi.Inert metall (Ag, Pt) biror bir ionning oksidlangan va qaytarilgan shakllarini saqlovchi eritmaga tushirilgan bo’lsa, hosil bo’lgan elektrod oksidlanish-qaytarilish yoki redoksi elektrodi deyiladi.Redoksi elektrodlardagi inert metall eritma bilan na kation va na anion almashmaydi, faqat eritmada erigan moddalar orasida sodir bo’ladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi uchun elektron olish yoki berish ta’minlab beradi. Masalan:
Pt | Fe⁺⁺⁺, Fe⁺⁺, Pt | Cr⁺⁺⁺, Cr⁺⁺
Platinani oksidlangan-qaytarilgan shakllarni saqlovchi eritmalarga tushirilsa, oksidlanish-qaytarilish potentsiali vujudga keladi. U qanday vujudga keladi? Fe⁺⁺⁺+ 1e  Fe⁺⁺ (Fe⁺⁺ Fe⁺⁺⁺+ 1e). Demak, sabab, yuqoridaki tenglamaga binoan, sistemaga elektron berilsa, reaktsiya o’nga, agarda elektron sistemadan olinsa, muvozanatni chapga siljitadi: Fe⁺⁺⁺+ 1e  Fe⁺⁺ - 1e, inert metall redoks o’z elektronini berishi yoki aksincha qabul qilib olishi mumkin.