Mavzu: O’zgarmas elektr toki va uning kimyoviy manbalari, manbaning elektr yurituvchi kuchi Reja

K A

_

I_III

I_I

I_II
E

+ R₁ R₂

I₁I₂

D

11- rasm. Kontur toklari va element toklariga doir.

Shunday qilib bizda ikki xil tok paydo bо‘ladi I₁ , I₂ - element toklari va I_I , I_II - kontur toklari. Element toklari va kontur toklari orasidagi munosabatni aniqlaymiz. Sxemadan kо‘rinadiki R₁ elementdan birinchi konturning toki I_I pastga qarab, ikkinchi konturning toki I_II yuqoriga qarab yо‘nalgan. Natijada R₁ qarshilikdan о‘tayotgan I₁ element toki birinchi va ikkinchi kontur toklari ning ayirmasiga teng. Xuddi shuningdek R₂ qarshilikdan о‘tayotgan I₂ tok ham mos kontur toklarining ayirmasiga teng:

I₁ = I_I - I_II va I₂ = I_II - I_III

Elektr yurituvchi kuchni o’lchash
Kimyoviy reaksiya natijasida elektr energiyasi olinadigan, ya’ni kimyoviy energiyani elektr energiyaga aylantirib beradigan qurilmaga galvanik element deyiladi.
Galvanik element ikki yoki bir nechta elekktrolit eritmalariga tushirilgan va bir-biri bilan ulangan metal plastinkalar – elektrodlardan tashkil topadi. Masalan, shunday sistemaga mis-ruxli galvanik element misol bo’ladi, uni quyidagi sxema bilan ifodalash mumkin:
Cu  CuSO₄ eritmasi ZnSO₄ eritmasi  Zn
Bu elementda elektr energiyasi quyidagi reaksiya natijasida hosil bo’ladi:
Zn + CuSO₄ → Cu + ZnSO₄ yoki Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
Kuchsiz elektrolit eritmalarida ularning ionlarga dissotsiyalanishi to’liq sodir bo’lmaydi. Bunday eritmalarda ionlar konsentratsiyalari to’g’risda gapirish mumkin. Kuchli elektrolitlarning hattoki, konsentrlangan eritmalarida erigan modda molekulalarining barchasi to’liq dissotsilanadi, ammo hosil bo’lgan ionlar elektrostatik ta’sirlashadi. Ionlararo kuchlarning ta’siri natijasida kuchli elektrolit eritmalarining ideal eritmalar qonunlaridan chetlanishi sodir bo’lishiga olib keladi. Shuning uchun bu qonunni kuchli elektrolitlarga qo’lash uchun formulaga umumiy konsentratsiya o’rniga aktivlik kattaligi kiritiladi:

a = f_a c
bunda a-aktivlik, f_a – aktivlik koeffitsiyenti, c – erigan modda konsentratsiyasi, mol/l da.
Cheksiz suyultirilgan eritmalar uchun f=1 va a = c_.
Elektrolitga tushirilgan metallning tabiatiga, elektrolit konsentratsiyasiga va temperaturaga bog’liq holda galvanic elementda elektr yurituvchi kuch (E.Yu.K.) hosil bo’ladi. Metall – elektrolit chegarasida potensiallar farqi vujudga keladi.
Metall va shu metal tuzi eritmasi o’rtasida hosil bo’lgan elektrod potensiali kattaligi Nernst tenglamasi yordamida hisoblanadi:

,
E₀-berilgan haroratda metall va eritma uchun doimiy kattalik – normal elektrod potensiali, R – gaz doimiysi, T – absolyut harorat, n – metallning valentligi, yani metallning ionga aylanishida bergan elekktronlar soni, F – Faradey soni, 96500 kl, c – metall ionlari konsentratsiyasi, kuchli elektrolitlarning konsentrlangan eritmalari uchun konsentratsiya orniga aktivlik ishlatiladi.
Tenglamaning o’ng tomonidagi natural logarifmni 2,303 ga ko’paytirib, o’nli logaifmga aylantirsak, 20⁰C harorat uchun quyidagi tenglama hsil bo’ladi:


Konsentratsiya 1 ga teng bo’lganda tenglamaning o’ng tomonidagi ikkinchi qo’shiluvchi nolga teng bo’ladi va E = E₀ qiymat olinadi. 1 litr eritmada 1 g-ion metall kationlari saqlagan eritmaga botirilgan metallning elektrod potensialiga normal yoki standart elektrod potensial deyiladi.
Metallning standart elektrod potensiali normal vodorod elektrodiga nisbatan aniqlanadi. Vodorod elektrod kislota eritmasiga tushirilgan va doimiy ravishda vodorod gazi yuborib turiladian platinalangan platina elektroddan iborat bo’lib, uni H₂/2H⁺ tarzida ifodalash mumkin. Agar vodorod gazining bosimi 1 atm va kislota eritmasi 1 litrda 1 g-ion vodorod ionlari saqlasa, normal vodorod elektrod hosil bo’ladi, uning potensiali nolga teng deb qabul qilingan. Bu elektrodni istalgan haroratda boshqa elektrod bilan taqqoslash mumkin. Metall ioni vodorodga nisbatan qaytaruvchi bo’lsa, elektrod potensiali kattaligi manfiy (–), oksidlovchi bo’lsa, musbat (+) qiymatga ega bo’ladi. Metallarning standart elektrod potensiallari ma’lumotnomalarda keltiriladi.
Galvanik elementning E.Yu.K.i elektrod potensiallari ayirmasi bilan topiladi:
E = E₂ – E₁
25⁰C da E₀(Cu/Cu²⁺)= + 0,34; E₀(Zn/Zn²⁺)= – 0,76 ga teng bo’lsa, mis-ruxli galvanik element – Cu CuSO₄ eritmasi ZnSO₄ eritmasi Zn uchun E.Yu.K.:
(+ 0,34) – ( – 0, 76) = + 1,10 V ga teng.
Agar bir metallning turli xil konsentratsiyali eritmalariga shu metalldan yasalgan ikkita bir xil elektrod tushirilgan bolsa, bunday elementga konsentratsion element deyiladi. Masalan, AgNO₃ ning konsentrlangan va suyultirilgan eritmalariga tushirilgan kumush elektrodlardan iborat galvanik element:
Ag AgNO₃ c₁ mol/l Ag AgNO₃ c₂ mol/l (c₂>c₁).
Bunday holatda zanjirning E.Yu.K.si:

ga teng bo’ladi.
Tajriba yo’li bilan E.Yu.K. ni aniqlashda kompensatsion yoki taqqoslash usuli qo’llaniladi. Bu usulda E.Yu.K.i aniq bo’lgan element (masalan, Vestonning normal kadmiyli elementining E.Yu.K.i 20⁰C da 1,01830 V ga teng. Uning qiymati boshqa haroratlarda ham juda kam o’zgaradi: E = 1,01830-0,00004(T-20); Kalomel elektrodning 25 ⁰C da E.Yu.K.i 1,0 N KCl eritmasida – 0,2816; E=0,2816 + 0,00024 (25-t); 0,1 N KCl eritmasida – 0,3341 V; KCl ning to’yinan eritmasida – 0,2426 V ga teng; Xingidron elektrodning 18⁰C da E.Yu.K.i 0,7044 V ga teng) bilan tekshirilayotgan elementning E.Yu.K. lari taqqoslanadi.