Laboratoriya ishi №9. Metallarning umumiy elektrokimyoviy xossalari, kuchlanishlar qatori

Ishning bajarilishi:

1-tajriba. Metallarning elektrokimyoviy aktivligi aniqlash.

Oltita probirka olib 10 tomchidan mos ravishda quyida keltirilgan metallarning tuzlaridan quying: 1) magniy; 2) rux; 3) temir (II); 4) qalay (II); qo’rg’oshin (II); mis (II). 1-probirkadan tashqari, boshqa probirkalarga magniy bo’lakchasidan soling. O’zgarishlarni kuzatib, reaksiyalari tenglamalari yozing. Ayti metallning tuzi bor probirkaga shu metallni solmasdan, rux, temir, qalay, qo’rg’oshin, mis metallarini solgan holda yana 5 ta tajribani amalga oshiring. Kuzatilgan reaksiyalarning tenglamalarini yozing. Natijalaringizni 1-jadvalga qayd eting. Natijalarni qayd etishda metall siqib chiqarilishi kuzatilgan taqdirda “+” ishorasi, siqib chiqarilishi sodir bo’lmagan holatda “0” belgisidan foydalaning.

12-jadval Tuzlar eritmalaridan metallarni bir-birini qaytarish layoqati

Metall		Eritmada metallarning ioni
	Mg^2+	Zn^2+	Fe^2+	Sn^2+	Pb^2+	Cu^2+
Mg
Zn
Fe
Sn
Pb
Cu

Xulosada o’rganilgan metallarning qaytaruvchanlik qobiliyati tasniflash va xossalari susayishi tartibida kuchlanishlar qatoriga joylang. Ushbu ketmaketlik metallarning kuchlanishlar qatoriga mos keladimi?

GALVANIK ELEMENTINI TUZISH va EYUK ni ANIQLASH.

Ishning maqsadi: kimyoviy energiyani elektr energiyasiga aylanishi xaqidagi tushuncha hosil qilish. Tajribada kerak bo‘ladigan asbob va reaktivlar: rasmda ko‘rsatilgan asbob, CuSO₄ ning 1n, ZnSO₄ ning 0,1n eritmasi .

Nazariy ma’lumot.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi bitta idish ichida olib borilsa, kimyoviy reaksiya vaqtida hosil bo‘ladigan energiya issiqlik energiyasiga aylanadi. Agar oksidlovchi bilan qaytaruvchi moddalar alohida-alohida idishlarga solinsa va o’sh idishlar tashqi o‘tkazgich (sim) orqali tushirilsa, elektronlar shu o‘tkazgich orqali qaytaruvchidan oksidlovchiga o‘tishi natijasida bir tomonlama elektronlar oqimi - elektr toki hosil bo‘ladi. Bu holda kimyoviy energiya elektr energiyasiga aylanadi. Kimyoviy enegiyani elektr energiyasiga aylantirib beradigan asboblarga galvanik elementlar deb ataladi. Eng oddiy galvank element mis - rux galvanik elementi bo‘lib, u ichiga suyuqlik solingan nay orqali birlashtiriladi va eritmalariga botirilgan mis va rux plastinkalaridan tuzilgandir. Mis - rux galvanik elementini elektrokimyoviy sxemasi:

A (-)Zn / ZnSO₄ // CuSO₄ / Cu(+)K

Bu yerda : «A» - anod, «K» - katod. Bu galvanik element ishlaganda elektronlar oqimi tashqi zanjir orqali rux elektrodidan (anoddan) mis elektrodiga (katodga) o‘tishi natijasida rux elektrodida oksidlanish, mis elektrodda esa, qaytarilish jarayonlari sodir bo‘ladi:

Zn⁰ -2e^- = Zn⁺²

Cu⁺² +2e^- = Cu⁰

Zn⁰ + Cu⁺² = Zn⁺² +Cu⁰ yoki Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

Galvanik elementlarda oksidlanish jarayoni boradigan elektrod anod, qaytarilish jarayoni boradigan elektrod esa katod deyiladi. Ikkita elektrod orasidagi potenciallar ayirmasiga galvanik elementning E.Yu.K (elektr yurituvchi kuch)i deyiladi. Galvanik elementning E.Yu.K. ni topish uchun katod potencial qiymatidan anod potensial qiymati ayirib tashaladi.

Masalan: mis - rux galvanik elementining E.Yu.K.ni topish uchun oksidlovchi juftning potensialidan qaytaruvchi juftning potensialini ayirib tashlaymiz:

Bu yerda E CuSO₄ Cu -oksidlovchi juft potenciali

E ZnSO₄/Zn - qaytaruvchi juft potenciali.

Ular odatda E_Cu⁺²/_Cu va /Zn⁺²/Zn - ko‘rinishida yoziladi.

Ishning bajarilishi Ishni bajarish uchun rasmda ko‘rsatilganidek galvanik element tuzing.

1-stakanga 0,1N li ZnSO₄ eritmasi quyilgan va rux plastinkasi tushirilgan. 2-stakanga esa, 1N li CuSO₄ eritmasi quyilgan va mis plastinkasi tushirilgan. Har ikkala stakanning ichki qismi elektrolit bilan shimdirilgan membrana bilan tutashtirilgan. Elektrodlar ulangan simning ikkinchi uchi voltmetrga ulangan. Galvanik elementning ishlayotganligini voltmetrning strelkasi siljishidan bilish mumkin. Galvanik elementning E.Yu.K. sini hisoblang

EYuK = E_Cu – E_Zn

Savol va topshiriqlar.

1. 
   Galvanik element deb nimaga aytiladi?
   
2. 
   Galvanik elementning E.Yu.K. si qanday topiladi?
   
3. 
   K va Na metallarini o‘z tuzi eritmalarga tushirib, galvanik element tuzish mumkinmi?
   
4. 
   Texnikaning qaysi sohalarida galvanik element ishlatiladi?
   

KIMYOVIY BIRIKMALARNING SUYUQLANMALARINI VA SUVLI ERITMALARINI ELEKTROLIZ JARAYONLARINI O’RGANISH VA QONUNLARINI ISHLAB CHIQARISHDA TADBIQ QILISH.

Ishning maqsadi: elektrolit eritmalari yoki suyuqlanmalaridan tok o‘tganda elektrodlarda sodir bo‘ladigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyasining mohiyatini bilishdan iborat.

Kerakli jihoz va reaktivlar: rasmda ko‘rsatilgan asbob, KJ ning 0,01n, Na₂SO₄ ning 0,01n, CuSO₄ ning 0,1n eritmalari, kraxmal eritmasi fenolftalien, lakmus.

Nazariy ma’lumot.

Elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasidan doimiy elektr toki o‘tkazilganda elektrodlarda sodir bo‘ladigan oksidlanish-qaytarilish jarayoniga elektroliz deyiladi. Bu jarayonlar elektr energiyasining kimyoviy energiyaga aylanishi bilan boradi. Elektrolizning ma’nosi anodda oksidlanish, katodda esa qaytarilish jarayonlarining borishidir.

Ishqoriy va ishqoriy - yer metallar, shuningdek, magniy va alyuminiyning tuzlarining suvdagi eritmalari elektroliz qilinganda, katodda suv molekulalari qaytariladi. Masalan MgCl₂ eritmasining elektroliz sxemasi quyidagidan iborat:

(Katod) (anod)

Metall kationlari esa, eritmada qoladi. Agar kuchlanishlar qatorida alyuminiydan keyin joylashgan har qanday metallning tuzi eritmasi elektroliz qilinsa, katoddametall ajralib chiqadi, masalan:

Anodda boradigan jarayonilar ham elektrolitga, anodni hosil qilgan moddalarning tabiatiga bog‘liq bo‘ladi.Anodlar eruvchi va erimaydigan bo‘ladi. Anod erimaydigan bo‘lsa, uning yuzasida elektrolitning kislorodsiz tarkibli anionlarigagina zaryadsizlanadi, masalan:

Elektrolitning anionlari tarkibida, masalan SO₄^-2, NO₃^-, PO₄^-3 kabi kislorod bo‘lsa, ular eritmada qoladi. Anodda esa, suv molekulalari oksidlanib, erkin kislorod ajralib chiqadi:

Eruvchi anod elektroliz vaqtida eritiladi, ionlar holida eritmaga o‘tadi.

Agar nikel sulfat eritmasi orqali doimiy elektr toki o‘tkazilsa, bunda anod qilibnikel plastinkani olsak, katodda nikel ajralib chiqadi, anoddagi nikel eritmaga o‘tadi, bunda eritmadagi Ni⁺² ionlari konsentrasiyasi o‘zgaradi. Anod nikel bo‘lsa, NiS0₄ ning suvdagi eritmasi elektroliz sxemasi quyidagicha bo‘ladi.

Elektroliz natijasida elektrodlarda boradigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari ingliz olimi M.Faradey kashf etgan qonunga bo‘ysunadi. Bu qonun elektroliz natijasida ajralgan moddalar miqdori va eritmaga yuborilagan elektr toki miqdori orasidagi bog‘lanishlarni ko‘rsatuvchi qonundir. Faradey qonuniga binoan, katodda qaytarilgan va anodda oksidlangan moddalar miqdoriga to‘g‘ri proporcionaldir, bir gramm ekvivalent har qanday moddaning katodda qaytarish va anodda oksidlash uchun bir xil miqdordagi tok kuchi sarf bo‘ladi, bu miqdor 96500 Kl/A-s ga teng. Bu son Faradey soni deyiladi va F Harfi bilan belgilanadi. Faradey qonunining matematik ifodasi quyidagicha yoziladi:

Elektroliz vaqtida elektrodlarda hosil bo‘lgan modda miqdori, moddaning elektro-kimyoviy ekvivalentiga, tok kuchiga, vaqtiga to‘g‘ri proporsional.

Tenglamada:

m – elektrodda ajralgan modda miqdori;

E - shu moddaning ekvivalenti;

i - tok kuchi;

t - ketgan vaqt;

F – Faradey soni, u 96500 ga teng.

Ishning bajarilishi:

Kaliy yodid eritmasining elektrolizi

Elektroliz . Xofmann asbobida suvning elektrolizini o’rganish.

Suv elektroliz asbobi energiyaning kimyoviy energiyaga aylanishini namoyon qiladi. Kisloro bilan birga 2:1 stixiometrik nisbatta vodorod ham generizatsiyalanadi. H₂O → 2H₂ + O₂

31-rasm. Elektroliz uchun ishlatiladigan asbob.

Xofmann suv elektrolizi asbobi quydagi ikkita vazifani bajaradi.

1. 
   Jarayonda imyoviy sintez va analiz o’rtasida yaqin aloqasini aniqroq ko’rsatgan holda, suv tarkibini namoyish qilish uch kun xizmat qiladi.
   
2. 
   U elektr energiya va zarralar o’rtasida aloqani yaratish imkonini beradi.
   

Elektrolizning suv eritmasida suyiltirilgan sulfat kislotasi ishlatilib, uning konsentratsiyasi taxminan c=1mol/l bo’lishi kerak

Ishni bajarish tartibi:

Distillangan suvning quyi o’tkazuvchanligi sababli asbob suyultirilgan sulfid kislotasi bilan to’ldiriladi(taxminan c=1mol/l) va yetarlicha kuchli taminot manbasiga ulanadi. Taxminan 10 V kuchlanish qo’llanilganda ikkita platinali elektrolarda kichkina gaz pufakchalari paydo bo’ladi va yeg’iladi. Taxminan 15 min. o’tgach taminot o’chirib qo’yash va gazlarni o’lchash mumkin.

Natijalarni hisoblash

Katodda (-) anodga (+) qaraganda ikki martta ko’p gaz shakillanadi. Agan elektroliz ancha uzoq vaqt davom etsa, gazlarni ikkita to’xtatish krani orqali chiqarish va ag’darib qo’yilgan probirkalarni ishlatgan xolda pnevmanik tarzda ushlab qolish mumkin. Vodorod mavjudligini kislorod-vodporodli sinash orqali namoyon bo’ladi, kislorod esa yonib turgan yog’och parchasini tushirgan holda namoyon bo’ladi.

Gazlarning miqdori Faradey qonuniga asosan hisoblab topiladi:
m=I*t*Э/96500

Baholash misoli

Ekspriment jarayonida quyidagi qiymatlar o’lchanadi:

I=1,44 A (U=10,0 V)

t=15 min = 900 sek

p=10⁵ Pa

T=22 ⁰C = 295 K

V(H₂) = 17,0 ml = 1,7*10^-6 m³ / V(O₂) 8,5 ml = 0,85 10^-6 m³

PV=nRT tenglamani ishlatib (R=8,32), n qiymqtini topqmiz:

10⁵*1,7*10^-6 /

n= ------------------ = 0,69 mol

8,32*295

1. 
   Shishali qism
   
2. 
   Platinali yassi elektrod
   
3. 
   Eritma quyish rezervuari
   
4. 
   Kronshteyn
   
5. 
   Asos
   

Savol va topshiriqlar.

1. 
   Galvanik element deb nimaga aytiladi?
   
2. 
   Galvanik elementning E.Yu.K. si qanday topiladi?
   
3. 
   K va Na metallarini o‘z tuzi eritmalarga tushirib, galvanik element tuzish mumkinmi?
   
4. 
   Texnikaning qaysi sohalarida galvanik elementi shlatiladi?
   
5. 
   Quyidagi moddalarning suvdagi eritmalaridan elektr toki o‘tkazilganda anod va katodda boradigan ko‘mir elektrod jarayonlarini reaksiya tenglamalarini yozing.
   

a) NiCl₂ b) Ca(NO₃)₂ v) NaOH g) H₂SO₄ d) FeSO₄