12-Mavzu:
ELEKTROKIMYOVIY JARAYONLAR
Reja:
1.
Elektrod jarayonlarning termodinamikasi. Elektrod potensial haqida tushuncha.
2.
Galvanik elementlar va ularni elektr yurituvchi kuchini aniqlash. Standart
vodorod elektrod va
metallarni standart elektrod potensiali.
3.
Nernst tenglamasi. Oddiy, gazsimon va konsentrasion galvanic elementlar.
Tayanch iboralar:
Elektrolitlar, eritma, vodorod ko’rsatkich, elektrod, galvanik element,
erkin elektrod
M
etallarning fizik xossalari
. D.I.Mendeleevning elementlar davriy jadvalidagi elementlarning
taxminan 80 foizini metallar tashkil qiladi. Metall kristal panjarasining tugunlarida metall ionlari
turadi, bu ionlar orasida ma’lum ion bilan boІlangan erkin elektronlar xarakat qiladi.
Ionlar
tebranma xarakatda bo’ladi. Metallarning fizikaviy, kimyoviy va elektrokimyoviy xossalari
ularning ana shu ichki tuzilishidan kelib chiqadi. Yadro bilan kuchsiz bog’langan valent
elektronlar, ya’ni sirtqi qavatdagi elektronlar, atomdan oson uzilib ketishi mumkin.
Doimo
metallning bir qismi atomlari ionlarga aylanib turadi, bir vaqtning o’zida bir qism ionlar esa
aksincha, atomlarga aylanib turadi. Bunday xolda metall kristallarida muvozanat vujudga keladi:
Me Me
n+
+ ne
Metall ionlarining umumlashgan (erkin) elektronlar bilan o'zaro ta’siri natijasida vujudga
keladigan boІlanish metall boІlanish deyiladi.
Metall kristallarida erkin elektronlar mavjudligidan metallar elektr tokini va issiіlikni
yaxshi ґtkazadi. Tartibsiz xarakatda bґlgan erkin elektronlar juda kichik elektr potensiali ta’sirida
xam batartib - bir tomonga siljiydi.
Elektronlarning erkin xarakatlanish tezligiga xar xil faktarlar ta’sir etadi. Xaroratning
kґtarilishi bilan ionlarning tebranma xarakati kuchayadi va ular ichida
elektronlarning xarakati
іiyinlashadi. Natijada xarakatning kґtarilishi bilan metallarning elektr ґtkazuvchanligi pasayadi.
Јuyidagi grafikda temir va platinalarning elektr ґtkazuvchanligiga xarakatning ta’siri kґrsatilgan.
Elektr o’tkazuvchanlik
Fe
Pt
xarorat
Metaldagi qo’shimchalar xam elektronlarning xarakatiga tґsіinlik іiladi. Agar metalda
іґshimchalar іancha ko’paysa, uning elektr ґtkazuvchanligi shuncha pasayadi. Јuyidagi grafikda
temir іґshimchasining misning elektr ґtkazuvchanligiga ta’siri kґrsatilgan.
Nisbiy elektr o’tkazuvchanlik
100
98
96
94
92
90
0,04 0,08 % Fe
Grafikdan kґrinib turibdiki, misning tarkibida temir іґshimchasining miіdori kґpayishi
bilan misning elektr ґtkazuvchanligi kamayadi. Bizga ma’lumki, metallar issiіlikni xam yaxshi
ґtkazadi, chunki metallardagi tґxtovsiz xarakat іiluvchi elektronlar ionlar bilan doimo energiya
almashinib turadi. Qizdirish natijasida ionlarning tebranma xarakati kuchayadi va bu tebranish
shu zaxotiyoі qo’shni ionlarga otkaziladi. Natijada metalning issiіlik
xolati tezda tenglashadi,
yoki uning butun massasi bir xil xaroratga ega bo’lib qoladi. Ayniіsa kumush, oltin, mis va
alyuminiy issiіlik va elektr tokini juda yaxshi o’tkazuvchilar xisoblanadi.
Metallar zichligiga ko’ra shartli ravishda ikki gruppaga bґlinadi: zichligi 5 dan kam
bo’lgan metallar engil metallar gruppasiga, solishtirma oІirligi 5 dan ortiі metallar esa og’ir
metallar gruppasiga kiradi.
Eng engil metall litiy bґlib, uning zichligi 0,58 g/sm
3
bo’lsa, eng og’ir
metall osmiy
bo’lib, uning zichligi 22,48 g/sm
3
ga teng. Metallar, rangiga іarab, іora va rangli metallarga
bґlinadi. Qora metallarga temir va uning qotishmalari cho’yan, po’lat kiradi. Qolgan
metallarning xammasi rangli metallar jumlasiga kiradi.
Metallarning kimyoviy xossalari. Metallarning
asosiy kimyoviy xossasi shuki, ularning
atomlari valent elektronlarini berib, musbat zaryadlangan ionlarga aylana oladi. Demak, metallar
erkin xolda qaytaruvchilardir. Elementlar davriy sistemasining asosiy gruppachalarida yuqoridan
pastga tomon atomlarning radiusi ortishi bilan metallarning qaytarish xossalari xam ortib boradi.
Masalan, II gruppaning asosiy gruppachasida beriliydan bariyga o’tilgan sari elementlarning
qaytarilish xossalari kuchayib boradi. Bitta davrning o’zidagi elementlar atomlarida elektron
qavatlari soni bir xil bґladi.
Biroq chapdan o’ngga, elementdan-elementga o’tgan sari yadro zaryadi ortib borishi
natijasida elektron qavatlar yadroga kuchliroq tortiladi va atomlarning
radiuslari kichrayib
boradi. Bu o’z navbatida metallarning qaytarish xususiyatini susaytiradi. Masalan, magniy
atomining radiusi 1,60 A
0
natriy atomining radiusi esa 1,92 A
0
. Demak, magniy atomi natriy
atomiga qaraganda kuchsizroі qaytaruvchidir.
Metallarning muxim kimyoviy xossalari ularning kislorod, suv xamda tuzlar,
asoslar va
kislotalarning suvdagi eritmalari bilan o’zaro ta’sir etishidir. Ba’zi metallar, masalan, ishіoriy va
ishіoriy-er metallar xatto suv molekulasini xam shiddatli ravishda qaytaradi.
1. 2Na + 2H
2
O = 2NaOH + H
2
2Na
0
- 2e = 2Na
+
(oksidlanish)
2H
2
O + 2e = H
2
+ 2OH
-
(qaytarilish)
2. Zn + 2HCl = ZnCl
2
+ H
2
Zn
0
- 2e = Zn
+2
(oksidlanish)
2H
+
2e = H
2
0
(qaytarilish)
Rux, alyuminiy, qalay kabi amfotermik xossalari bor metallar ishіorlar bilan reaksiyaga
kirishishi natijasida tegishli juda kuchsiz kislotalarning tuzlari xosil bo’ladi va vodorod ajralib
chiіadi:
Zn + 2NaOH = Na
2
ZnO
2
+ H
2
natriy sinkat
Ma’lumki, oksidlanish-іaytarilish reaksiyalarida elektronlar bir atom yoki ionlardan
boshіa atom yoki ionlarga ґtadi. Bu xolatda kimyoviy reaksiya energiyasi
issiіlik energiyasiga
aylanadi. Agar ikki metall (yoki іattiі modda) elektrolit eritmasiga tushirilsa, bu metallar orasida
potensiallar ayirmasi vujudga keladi. Bunday metallar elektrodlar deyiladi. Agar elektrodlar bir-
biri bilan sim orіali tutashtirilsa, zanjirda elektr toki xosil bґladi. Elektrolit eritmasiga tushirilgan
ikki elektroddan iborat sistema
