ЎЗбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги абу райхон беруний номидаги

5 - § Металл потенциалллари ва металларнинг активлик қатори бўйича умумий маълумотлар

1. 
   Металл петенциалининг ҳосил бўлиши
   

Металларни (қотишмаларни) иссиқлик билан ишлаб кейин совутилганда (бир вақтнинг ўзида), кўп миқдордаги майда кристаллчалар ҳосил бўлиб, кейин улар катталашадилар. ҳосил бўлаётган металлнинг кристалл тузилиши, унинг кристалл панжараларининг кўринишлари (формалари) орқали ифодаланади.

Кристалл панжаранинг туташган жой(узел)ларида, ядро билан кучсиз боғланган ярим эркин электронлари бўлган металл атомлари жойлашган бўлади. Кристалл панжараларни узелларидаги мужассамлашган ярим эркин электронлар сони панжаранинг тўзилишига боғлиқ бўлади. Оддий шароитда, эркин электронлар атом чегарасидан чиқиб кета олмайдилар. Бунинг учун уларга қўшимча энергия (қиздириш, электр майдони, ёруғлик в. к. з) керак бўлади.
қаттиқ жисмлар суюқликлар таъсирида эришлари ёки парчаланишлари мумкин. Жисмларнинг эриш жараёнини туғри тасаввур қилиш учун уларни кўп тарқалган эритувчи – сув таъсири мисолида кўриб чиқамиз. Сувнинг ҳосил қилувчи кислород ва водород атомлари қутблашган (мусбат ва манфий) молекулаларни ҳосил қиладилар. қутбланиш сув молекуласининг электр майдони кучини белгилайди.
қаттиқ жисм сув билан ўзаро таъсирда бўлганда, унинг юза (сиртқи) атомлари сув молекуласининг электр майдонини таъсирида бўладилар. Сув молекуласи ўлчамларини кичиклиги, уни қаттиқ жисмнинг кристалл панжараларини ичига кириб боришини содир этади. Кристалл панжараларини ичига кирган сув молекулалари, ўз таъсирларини кўрсатадилар. Бу таъсирлар гидротация деб қабул қилинган. Гидротация жараёнида ташқи электрони билан кучсиз боғланган металл атомларида бузилиш (парчаланиш) содир бўлади. Натижада, ўзининг ташқи (валентлиги) электронлари билан кучсиз боғланган металл атомлари кристалл панжарадан чиқиб, сувга ўтади. Шундай қилиб, мусбат заряд ташувчи ион – атом ҳосил бўлади. Металл юзасида қолган электронлар манфий заряд ташувчилар ҳисобланадилар.
Металл юзасида, металл юзаси ва эритма қавати ўртасидаги потенциаллар фарқини ифодаловчи қўш электр қавати ҳосил бўлади (7–Расмга қаранг).
Потенциаллар фарқи маълум кўрсаткичга етганда, ион атомларнинг суюқликка ўтиши тухтаб, мувозанат вужудга келади. Шу вақтдаги потенциални кўрсаткичи, металлни мувозанатдаги потенциали ёки металл электродининг мувозанатдаги потенциали дейилади.
Мувозанатдаги потенциалнинг кўрсаткичи, металларнинг турига ва уларнинг кристалл панжараси узелларидаги ярим эркин электронлар сонига боғлиқ бўлади.
Агар металл ўзининг тузи эритмасига туширилса, қоидага кўра, металл ионларининг металлдаги эркин энергияси эритмадагидан фарқ қилади. Агар металл ионларининг эркин энергияси эритмадагидан катта бўлса, масалан рухнинг ZnSO₄ эритмасида бўлганда, металл инолари эритмага ўтиб, қўш электр қаватининг мксбат қопламасини ҳосил қилади (7-расм, а). Шундай қўш электр қаватининг манфий қопламасини, металл юзаси яқинида қолган эркин электронлар хосил қилади. Фазолар чегарасида хосил бўлган қўш электр қаватининг куч майдони металл ионларини эритмага ўтишига тўсқинлик қилиб, уларни металл томон итаради. Шундай қилиб металл ионлари эритмага ўтиши учун, қўш электр қавати томонидан ҳосил қилинган майдон кучига қарши иш бажариш керак. Бажариладиган иш эркин энергия фарқига боғлиқ бўлади, яъни қанчалик қўш қаватининг потенциаллар фарқи катта бшлса, шунчалик кўп иш бажарилади.
Ионларнинг ўтиши қўш электр қаватидаги потенциалллар фарқи тенглашгунча адар яъни металлдаги металл ионлари ва эритмадаги металл ионлари ўртасидаги эркин энергия тенглашишига қадар давом этиши мумкин. Кейин мувозанат содир бўлади. Шу холатдаги кўрсаткич мувозанатдаги электрод потенциалига тўғри келади.
Агар эритмадаги ионларнинг эркин энергияси металлдагидан катта бўлса, масалан, мисни CuSO₄ эритмаси билан ўзаро таъсирида, металл ионлари эритмадан чиқиб металл юзасига ўтиради ва қўш электр қаватининг мусбат қопламасини ғосил қилади (7­расм. б).
а б

7-Расм. Металл юзасида эектр қаватининг хосил бўлиш чизмалари:
а­ Zn/Zn²⁺ ; б­ Cu/Cu²⁺
Тегишлича SO₄ ионлари металлга тегиб турган эритма қаватида қолади ва қўш электр қаватининг манфий қопламасини ҳосил қилади.
Металл ионларининг эритмадан чиқиши ва металл юзасига ўтириши, эритмадаги металл ионлари эркин энергиясини металлдагига тенглашишига қадар давом этади.
Шундай қилиб, мувозанатдаги электрод (металл) потенциали ионлархоссасига ва уларнинг концентрациясига боғлиқ бўлади.
Электрод потенциалини электролит эритмасидаги потенциал аниқловчи ионларнинг концентрациясига боғлиқлигини В. Нерст қуйидагича ифодалайди

бу ерда - универсал газ доимийси;
Т-харорат; ­ Фарадей сони.
Концентрация С да, ўзининг 1 мол ионлари 1 л эритмада, электрод потенциали нормал мувозанат потенциал га тенг. Уни термодинамик йўл орқали аниқлаш мумкин.

2.