Faradeyning ikkinchi qonuni

7- sinf kimyo darslarida valentlik (Z), modda miqdori (v), moddaning molyar massasi (M), Avogadro doimiysi (N_A = 6,02 • 10²³ mol^-1) haqida ma'lumotlar olgansiz. Ushbu mavzuni o'rganishda ana shu olgan ma'lumotlaringizga tayanasiz.

Elektrolitdan q = l∆t zaryad o'tgan bo'lsin. Elektrolitda bu zaryadni N ta ion tashiydi:

q = N(Ze) = I∆t, (1)

bunda: e — elementar zaryad, Ze — ionning zaryadi, Z — ionning valentligi, masalan, Na ioni uchun Z = 1, Cu² uchun Z= 2, Al³ uchun Z = 3. (1) tenglikdan quyidagi ifoda kelib chiqadi:

N = I∆t/Ze (2)

Tok tashigan ionlar elektrodga o'tirib qoladi. Ularning to'liq massasini quyidagicha ifodalash mumkin: m = m₀N,

bunda m₀ —bitta atomning massasi.

Bitta atomning massasi shu modda molyar massasining Avogadro doimiysiga nisbati bilan aniqlanadi: m₀ = M/N_A

Elektroliz vaqtida elektrolitda ajralib chiqadigan moddaning massasi shu moddaning molyar massasiga, tok kuchiga hamda vaqtga to'g'ri proporsional, valentligiga esa teskari proporsionaldir.

Bu ta'rifning to'g'riligini quyidagi tajribada tekshirib ko'rish mumkin.

Uchta elektrolit vanna olib, ularning birinchisiga NaCl eritmasini, ikkinchisiga CuS0₄ eritmasini, uchinchisiga esa AgN0₄ eritmasini quyamiz. Elektrolitlarga botirilgan elektrodlarni o'tkazgich simlar bilan 121- rasmda ko'rsatilgandek ketma- ket tutashtirib, elektr manbaga ulaymiz. Elektroliz hodisasi tufayli har bir elektrolitdan tok o'tadi. Ular ketma-ket ulangani uchun har bir elektrolitdan o'tayotgan tok bir xil bo'ladi. At vaqt ichida birinchi va uchinchi elektrolitdagi elektrodlarga bir xil sondagi ionlar keladi. Chunki bu ikkala elektrolitdagi ionlarning zaryadlari teng bo'ladi. Lekin elektrodlarda ajralib chiqqan natriy va kumush moddalarining massasi har xil bo'ladi.

Tajribadagi ikkinchi elektrolitdagi elektrodga At vaqt ichida kelgan Cu² ionlarning soni birinchi va uchinchi elektrolitlardagi elektrodlarga kelgan Na va Ag ionlari sonidan ikki marta kam bo'ladi. Chunki elektrolizda ishtirok etgan natriy va kumush moddalari bir valentli, mis esa ikki valentlidir. Bu tajriba elektroliz vaqtida elektrodlarda ajralgan moddalarning massasi shu moddaning valentligiga teskari proporsional ekanligini tasdiqlaydi.


4. Yangi mavzuni mustahkamlash.
1. Elektroliz vaqtida ajralib chiqqan moddaning massasi uchun ifodalangan (4) tenglamani ta'riflab bering.

2. Elektroliz vaqtida ajralib chiqqan moddaning massasi shu moddaning molyar massasiga to'g'ri proporsional ekanligini tajribada qanday asoslash mumkin?

3. Elektroliz vaqtida ajralib chiqqan moddaning massasi shu moddaning valentligiga bog'liqligini tajribada qanday tekshirish mumkin?

4. Faradeyning ikkinchi qonuni qanday ifodalanadi va qanday ta'riflanadi?

5. Elementar elektr zaryadning qiymati qanday aniqlangan?
5. O’quvchilarni baholash:. Darsda faol ishtirok etganlar baholanadi. Baholar kundalik daftar va sinf jurnaliga qo’yiladi

6. Uyga vazifalar.

1. Elektroliz jarayonida elektrolit sifatida NaCl eritmasidan foydalanilgan. Natriy uchun elektrokimyoviy ekvivalentni toping.

2. Elektrolit sifatida CuS04 eritmasidan foydalanilgan. Misning elektrokimyoviy ekvivalentini aniqlang.

3. Elektroliz jarayonida AgN04 eritmasidan foydalanilgan. Elektrolitdan 1 soat davomida 2 A tok o'tib turgan bo'lsa, katodda qancha kumush ajralib chiqqan?

45-dars sana: 8-sinf

Masalalar yechish

Darsning maqsadi.

a) o'tilgan mavzularni takrorlash, masalalar yechish orqali nazariy jihatdan olgan bilimlarni mustahkamlash.

b) O’quvchilarga mehnat tarbiyasini berish, mustaqil ishlashga o’rgatish

d) Mustaqil fikrlash qobiliyatini rivojlantirish

0. 
   Tashkiliy qism - 2 minut.
   
1. 
   O'tilgan mavzularni takrorlash - 10 minut.
   
2. 
   Masalalar yechish - 25 minut.
   
3. 
   Mustaqil ishlash-5 minut
   
4. 
   O’quvchilarni baholash-2 minut
   
5. 
   Uyga vazifalar berish – 1 minut.
   

0. 
   1. Tashkiliy qism. O'qituvchi darsning maqsad va vazifalarini tushuntiradi, savol-javob uchun savollarni tayyorlab qo'yadi.
   
1. 
   2. O'tilgan mavzularni takrorlash. Savol-javoblar asosida bob mavzulari takrorlanadi. Bunda bob yakunida keltirilgan « bob yuzasidan xulosalar”dagi har bir xulosa va qonuniyatlar o'quvchilar bilan birgalikda tahlil qilinadi.
   
2. 
   3. Masalalar yechish. Bob oxirida keltirilgan bobni takrorlash uchun savol va masalalar»dagi savollarga o'quvchilar javob beradilar, javoblar o'qituvchi tomonidan to'ldirib boriladi. Har bir savolga javob berishda tahliliy fikr-mulohazalar yuritilishiga e'tibor beriladi. Keltirilgan masalalardan birinchi navbatda yechiladiganlarini o'qituvchi tanlaydi. Faol o'quvchilar mustaqil ravishda boshqa masalalarni ham yechishlari tavsiya etiladi.
   

2. 
   Katodda sof kumush ajratish uchun kumush nitrat eritmasi orqali tok o'tkazilmoqda. Bunda eritmada qanday hodisalar yuz beradi? Katodda kumush ajralib chiqish jarayonini qanday tezlashtirish mumkin?
   
3. 
   Tok manbayidagi mis kuporosining eritmasi orqali 500 C miqdordagi zaryadli ionlar o'tgan. Qoplamalardagi kuchlanish 2 V bo'lsa, tok qancha ish bajargan?
   
4. 
   Mis kuporosi eritmasi bilan to'ldirib, ichiga ikkita ko'mir elektrod o'z uzunligining yarmigacha tushirilgan elektrolit vamia orqali elektr tok o'tkazilmoqda. Quyidagi shartlardan faqat bittasi o'zgartirilsa, katodda bir xil kichik vaqt ichida ajralib chiqadigan mis miqdori qanday o'zgaradi: a) ko'mir anod xuddi shunday shakldagi va hajmdagi mis anod bilan almashtirilsa; b) ko'mir katod mis katod bilan almashtirilsa; d) elektrodlardagi kuchlanish orttirilsa; e) o'shanday konsentratsiyali elektrolitdan yana qo'yilsa; /) eritma konsentratsiyasi oshrilsa; /') elektrodlar yaqinlashtirilsa; /) anod kamroq botirilsa; k) katod kamroq botirilsa; 1) elektrolit eritmasi isitilsa?
   
5. 
   Ikkita bir xil A va B elektrolit vanna mis kuporosi eritmasi bilan to'ldirilgan. A vannadagi eritmaning konsentratsiyasi B vannadagiga qaraganda katta. Agar ular ketma- ket ulansa, qaysi vamiada ko'proq mis ajraladi? Vamialar parallel ulanganda-chi?
   
6. 
   Mis kuporosining suvdagi eritmasidan iborat bo'lgan elektrolitdan 40 C zaryad o'tdi. Elektrolitga botirilgan katodda qancha miqdorda mis yig'ilgan?
   
7. 
   Elektroliz vaqtida katodda 25 mg miqdorda mis yig'ilishi uchun elektrolitdan qancha zaryad o'tishi kerak?
   
8. 
   2 soat davom etgan elektrolizda katodda 40 mg nikel yig'ildi.
   Nikel (nem. Nikel, lot. Niccolum), Ni - Mendeleyev davriy sistemasining VIII guruhiga mansub kimyoviy element. Tartib rakami 28, atom massasi 58,69. Tabiiy Nikel 5 ta barqaror izotop 58Ni (67,88%), 60Ni (26,23%), 61Ni (1,19%), 62Ni (3,66%) va MNi (1,04%) aralashmasidan iborat.
   Elektroliz vaqtida elektrolitdan o'tgan tok kuchini toping.
   
9. 
   Agar buyumga 1,8 g nikel qatlami o'tirgan bo'lsa, nikellash qancha vaqt davom etgan?
   

a) O’quchilarga elektorlizning qo’llanilishi, mis ajratib olish, galvanostegiya, galvanoplastika haqida ilmiy tushunchalarni hosil qilish

b) O’quvchilarga axloqiy, iqtisodiy tarbiya berish.

d) O’quvchilarning dunyoqarashi va tasavvur ko’lamini rivojlantirish, ijodiy salohiyatini oshirish

1.Tashkiliy qism - 2 minut.

2. Uy vazifalarini so'rash - 12 minut.

3.Yangi mavzuning bayoni - 18 minut.

4.Yangi mavzuni mustahkamlash - 10 minut

5. O’quvchilarni baholash- 2 minut

6. Uyga vazifa berish - 1 minut.

Darsning borishi

1. 
   Tashkiliy qism. O'qituvchi darsning maqsad va vazifalarini tushuntiradi, o’quchilarning darsga tayyorgarligini kuzatish, navbatchi axboroti.
   

1) Faradeyning ikkinchi qonuni qanday ifodalanadi?

2) Elektroliz vaqtida ajralib chiqqan moddaning massasi shu moddaning valentligiga bog’liqligini tajribada qanday tekshirish mumkin?

3) Elementar elektr zaryadning qiymati qanday aniqlanadi?

4) Elektroliz vaqtida ajralib chiqqan moddaning massasi uchun ifodalangan tenglamani ta’riflab bering

3. Yangi mavzu bayoni:

Mis ajralib olish

Elekrotexnikada sof mis ko'p ishlatiladi. Misga ozgina boshqa moddalar aralashgan bo'lsa, uning elektr tokini o'tkazish xususiyati yomonlashib ketadi. Misni turli aralashmalardan quyidagi usul bilan ajratib olinadi.

Katta elektrolit vannasi mis kuporosining eritmasi bilan to'ldiriladi. Uning ichiga sof misdan tayyorlangan yupqa plastinkalar parallel ravishda tushiriladi.

Temirdan yasalgan buyumlar sirti oksidlanishi natijasida tez zanglaydi. Zang esa sekin-asta metallni yemiradi va buyum teshiladi. Odatda, oksidlanadigan metall buyumlar sirti qiyin oksidlanadigan boshqa metallar — nikel, rux, kumush, oltin kabilar bilan qoplanadi (yugurtiriladi). Nikellangan qoshiq, pichoq, choynak, turli idish-tovoqlardan foydalanamiz.

Elektrolizdan foydalanib, buyumlarning sirtini qiyin oksidlanadigan metallar bilan qoplash galvanostegiya deb ataladi.

Buyumlarni elektroliz usulida nikellash jarayonini ko'rib chiqaylik. Buning uchun buyum sirti yog' va kirlardan tozalanib, elektrolitik vannaga tushiriladi.

Buyum sirtiga kumush yugurtirish uchun elek­trolit sifatida kumush tuzlari eritmasi, anod sifatida kumush plastinka olinadi. Oltin yugurtirishda esa, elektrolit uchun oltin tuzlari eritmasi, anod uchun oltin plastinka ishlatiladi.
Galvanoplastika

Elektroliz yordami bilan murakkab sirtli naqsh va buyumlarning metall nusxalarini olish mumkin. Masalan, taxtaga o'yib ishlangan naqshning nusxasini olish kerak bo'lsin. Buning uchun taxtaning naqsh solingan qismiga juda yupqa qilib grafit surkaladi, natijada uning bu tomoni tok o'tkazadigan bo'lib qoladi. Tayyorlangan taxta mis kuporosi eritmasiga tushiriladi. Bu taxta sirtidagi grafit sim orqali manbaning manfiy qutbiga ulanadi, ya'ni grafit qatlam katod vazifasini bajaradi. Anod sifatida esa elektrolitga mis plastinka tushiriladi. Elektrolitdan tok o'tkazilganda elektroliz natijasida ajralib chiqqan mis taxta sirtidagi grafit ustiga o'tiradi. Grafit usti yetarli darajadagi mis qatlami bilan qoplangandan keyin elektroliz jarayoni to'xtatiladi va mis qatlam taxtadan ajratib olinadi. Bunda mis qatlamning shakli taxta sirtidagi naqshning negativ (teskari) tasviridan iborat bo'ladi. Taxtadagi chuqur joylar mis negativda qavariq bo'lib, qavariq joylar esa negativda chuqur bo'lib chiqadi.

Bunday tarzda olingan negativ tasvir matritsa deb ataladi. Matritsa lotincha so'z bo'lib, ona degan ma'noni anglatadi.

Shakl hosil qilish uchun buyumlar sirtiga elektrolitik usulda metall yugurtirish galvanoplastika deb ataladi.

• 
  Mis ajratib olish
  
• 
  Galvanostegiya
  
• 
  Galvanoplastika
  
• 
  Matritsa
  

5. O’quvchilarni baholash: Darsda faol ishtirok etganlar baholanadi. Baholar kundalik daftar va sinf jurnaliga qo’yiladi
6. Uyga vazifalar.

1. 
   Darslikdan 34- § ni o'qish.
   
2. 
   Mavzu oxirida keltirilgan savollarga javob topish va yozish.
   

a) O’quvchilarga gazlarda elektr toki, gazda elektr razryad, gazlarning ionlanishi, rekombinatsiya haqidagi ilmiy tushunchalarni hosil qilish

b) O’quvchilarga axloqiy va estetik tarbiya berishd ahamkorlik qilish, gazlardagi elektr toki bilan ishlash xavfsizlik qoidalarini o’rgatish

d) O’quvchilarning mavzu yzuasidan bilim va malakalarini rivojlantirish, tasavvur ko’lamini kengaytirish

1.Tashkiliy qism - 2 minut.

2. Uy vazifalarini so'rash - 12 minut.

3.Yangi mavzuning bayoni - 18 minut.

4.Yangi mavzuni mustahkamlash - 10 minut

5. O’quvchilarni baholash- 2 minut

6. Uyga vazifa berish - 1 minut.

Darsning borishi

1. 
   Tashkiliy qism. O'qituvchi darsning maqsad va vazifalarini tushuntiradi, o’quchilarning darsga tayyorgarligini kuzatish, navbatchi axboroti.
   

1. Elektroliz yordamida mis qanday ajratib olinadi?

2. Yana qanday metallarni elektroliz yordamida ajratib olish mumkin?

3. Idish-buyumlar sirti qay tarzda qiyin oksidlanadigan metallar bilan qoplanadi?

4. Galvanostegiya deb qanday jarayonga aytiladi?

5. Galvanoplastika nima? Undan qanday maqsadlarda foydalaniladi?

Yassi kondensatorni elektrometrga ulab, elektrometrni zaryadlaylik. Bunda ma’lum bir qiymatni ko’rsatib turgan elektrometr ko’rsatkichi deyarli qo'zg'almaydi, undagi zaryad kamaymaydi. Bu esa kondensator qoplamalari orasidagi havo orqali zaryad o'tmayotganligini, ya'ni havodan tok deyarli o'tmasligini ko'rsatadi. Quruq havoni xona temperaturasida dielektrik deb hisoblash mumkin.

Sham yoqib, kondensator qoplamalari orasidagi havoni isitaylik. Shu zahoti elektrometr ko'rsatkichi pasaya boshlaydi, ya'ni kondensator zaryadsizlanadi. Demak, isitilgan havodan tok o'tadi.

Gaz orqali elektr toki o'tishi jarayoni gaz razryadi deb ataladi.

Havo tarkibida azot, kislorod, vodorod, suv molekulalaridan tashqari bir foizga yaqin neon, argon kabi inert gazlar ham mavjud. Xona haroratida havodagi barcha atom va molekulalar neytral holatda bo'ladi. Havo isitilganda neytral atomlar ionlarga aylana boshlaydi, ya'ni ionlashadi.

Havo isitilganda ulardagi atom va molekulalarning harakat tezligi, bir-biri bilan to'qnasha ortadi. Natijada, ba'zi Ne atomlarining elektron qobig'ida aylanib yurgan elektronlardan biri atomni tark etadi. Bitta elektronini yo'qotgan Ne atomi Ne ioniga, Ar atomi esa Ar ioniga aylanadi.

Temperatura qancha yuqori bo'lsa, havoda shuncha ko'p ionlar hosil bo'ladi.

Elektr maydon ta'sirida Ne va Ar ionlari kondensatorning manfiy zaryadlangan qoplamasi tomon, atomlardan ajralib chiqqan elektronlar esa musbat zaryadlangan qoplamasi tomon harakatlanadi. Natijada, havodan tok o'tadi.

Gazlarda ionlashish boshqa tashqi ta'sirlarda, masalan, kuchli nurlantirishda ham sodir bo'ladi.

Rekombinatsiya

Elektr maydon olinib, ionlashtruvchi tashqi ta'sir to'xtatilganda, gazdagi elektron va ionlar bir-biri bilan qo'shilishi natijasida yana neytral atomlarni hosil qiladi.

Elektron va musbat zaryadli ionlarning qo'shilishi natijasida, neytral atomlar hosil bo'lish jarayoni gazlarda zaryadli zarralarning rekombinatsiyasi deb ataladi.

Elektr maydon bo'lmaganda, tashqi ta'sir to'xtatilgan vaqtda zaryadli zarralar faqat rekombinatsiya tufayli yo'qoladi va gaz yana dielektrikka aylanadi.

Elektr maydon bo'lmaganda, ionlashtiruvchi tashqi ta'sir paytida, bir tomondan, gazning ionlashishi, ikkinchi tomondan, zaryadli zarralarning rekombinatsiyasi yuz beradi. Ionlashtiruvchi tashqi ta'sir o'zgarmas bo'lganda ionlashish va rekombinatsiya jarayoni tenglashadi, ya'ni dinamik muvozanat qaror topadi.

Nomustaqil va mustaqil gazlar

Gazlarda o'tayotgan tok kuchining qo'yilgan elektr maydon kattaligiga — elektr kuchlanishga qanday bog'liqligini ko'rib chiqaylik. Buning uchun sxemasi 125 - rasmda tasvirlangan elektr zanjirni yig'aylik.

A anod va KК katodlarni yassi kondensator qoplamalari kabi bir-biriga parallel ravishda o'rnataylik. Anod va katod orasidagi kuchlanish V voltmeter bilan, anod va katod orasidagi gazdan o’tayoitgan tok kuchi G galvonometr bilan o’lchanadi. R rheostat yordamida anod va katod orasidagi kuchlanishni o’zgartira borish mumkin.

Kuchlanish past bo'lganda, anod va katod orasida birlik vaqt ichida hosil bo'layotgan zaryadlarning bir qismigina anod va katodga yetib boradi. Kuchlanish ortishi bilan bu farq kamaya boradi. Kuchlanish ma'lum qiymatga erishganda, havoda hosil bo'lgan zaryadlarning hammasi anod va katodga yetib boradi.

Anod tomon harakatlanayotgan elektronlar o'z yo'Iida gazdagi neytrnl atom bilan ko'p marta to'qnashadi. Elektronlarning tezligi kichik bo'lganda, uning kinetik energiyasi ham kichik bo'ladi. Kichik energiyali elektronlar bilan to'qnashganda, neytral atomlar ionlarga aylanmaydi. Kuchlanish ortishi bilan gazda hosil bo'lgan elektronlarning anodga tomon harakat tezligi ham orta boradi. Kuchlanish orttira borilsa, elektronlar shunday tezlikka erishadiki, ularning kinetik energiyasi o'z yo'Iida to'qnashgan neytral atomlar elektronini urib chiqarishga, ionlashtirishga yetarli bo'ladi. Hosil bo'lgan yangi erkin elektron katta kuchlanishh maydonda katta tezlikka erishib, boshqa ion va elektronlarni hosil qila boradi. Shu zaylda gazning ionlashishi keskin ortadi. Bu esa tok kuchining ham keskin ortishiga sabab bo'ladi.

Agar tashqi ta'sir — ionizator o'chirib qo'yilsa ham, gazning ionlashishi

to'xtamaydi. Elektr razryad ionizator ta'sirisiz ham mustaqil ravishda davom etaveradi.

Ionizator ta'siri to'xtatilganda ham davom etaveradigan razryad ' mustaqil razryad deb ataladi.

Gaz razryadidagi musbat ionlar katod tomon harakat qiladi. Katta tezlikka ega bo'lgan musbat ionlar katodga zarb bilan urilib, katoddan elektronlarni urib chiqaradi. Bu elektronlar ham yangi atomlarning ionlashishida va elektr o'tkazuvchanlikda ishtirok etadi.