|
Маъруза o’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi
|
| bet | 25/69 | | Sana | 23.05.2024 | | Hajmi | 1,78 Mb. | | #251021 |
Bog'liq Маъруза o’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vaz (1)Tayanch so’z va iboralar izoxi.
Elektrolit ertimalar – o’zidan elektr o’tkazuvchi eritmalar.
Izotonik koeffistienti -- dissostilanish natijasida eritmalarning fizik-kimyoviy xossalarini qanchalik o’zgarishini ko’rsatuvchi kattalik.
Dissostilanish darajasi–erigan modda molekulalarining qanchalik qismi dissostilanganini ko’rsatadigan ko’rsatgich.
Ion atmosfera—biron bir ion markaziy ion bo’lib uning qarama-qarshi ionlaridan tuzilgan xayoliy statik qurilmaga aytiladi.
Mavzu bo’yicha nazorat savollari.
Elektrolit eritmalarni noelektrolit eritmalardan farqlari qanday?
Izotonik koeffistient nima? Uni aniqlash usullari qanday?
Gidratlanish (sol’vatlanish) hodisasini izohlang.
Dissostilanish darajasi va izotonik koeffistient orasidagi boqliklik analitik ifodasini keltiring.
Aktivlik, o’rtacha aktivlik, aktivlik koeffistienti va o’rtacha aktivlik koeffistientlari orasidagi boqliklik qanday?
Eritmaning ion kuchini qanday aniqlash mumkin?
Debay-Xyukkel’ nazariyasining asosiy tushunchalari haqida nima bilasiz?
Muvozanat konstantasi nima?
Ostvaldning suyultirish qonunining matematik ifodasini izohlang.
Bufer eritmalarining bufer ta’sirini misolda tushuntiring.
Tuzlar gidrolizi borishining asosiy sababini misollar bilan tushuntiring.
Eruvchanlik ko’paytmasi nima? Uning qiymati nimalarga boqlik bo’ladi?
Adabiyotlar:
1.X.R. Rustamov “Fizik kimyo”, T. , “O’zbekiston”, 2000., 270-275 betlar.
2.A.G. Stromberg, D.P. Semchenko “Fizicheskaya ximiya”, M., “Visshaya shkola”, 1988., 226-233 betlar.
11 - Ma’ruza.
ELEKTROLIZ.
REJA:
1.Qutblanish va uning turlari.
2.Ajralish potenstiali, kuchlanishi.
3.Elektrolizning amaliy ahamiyati.
Qutblanish va uning turlari.
Biz ilgarigi darslarda tanishib chiqqan jarayonlarda (ionlar ishtirokida, elektrolit eritma ichida boradigan) muvozanat holatlarni qurib chiqdik. Bu hodisalarga termodinamika qonunlarini qo’llash mumkin va elektrokimyoning bu sohasiga elektrokimyoviy jarayonlar termodinamikasi deyiladi.
Elektrolitdan tok o’tish sharoitida muvozanat bo’lmaydi va jarayonni harakterlovchi miqdorlar (ko’rsatgichlar) o’tayotgan tok kuchiga boqlik bo’ladi. Elektrokimyoning bu sohasi elektrokimyoviy jarayonlar kinetikasi deyiladi va unda zaryadlangan zarachalar orasidagi fazalararo reakstiyalarning tezliklari o’rganiladi. Ma’lumki sistemaga tashqi manbadan tok berilganda elektroliz hodisasi sodir bo’ladi-moddalar elektrolit eritmasidan elektrodga o’tib ajraladi, elektrod erib eritmaga o’tadi va natijada elektrod yakinida eritma konstentrastiyasi o’zgaradi. Nazariy jixatdan eritmadan 1 faradey elektr toki o’tganda elektrodlarda 1gramm –ekvivalant modda ajralib chiqishi kerak. Amalda esa ko’prok elektr miqdori zarur bo’ladi. Buning sababi-elektrolitlarda yana boshqa yonaki jarayonlar boradi. Elektrodlarda asosiy jarayonlar zaryadlanish va zaryadsizlanish jarayonlaridir. Bulardan tashqari quyidagi yonaki jarayonlar ham boradi:
1.Elektrodda ajralib chiqqan gaz atomlarining birikib, molekulalar hosil qilish jarayoni;
2.Metal kristallari va metal cho’kmasi hosil bo’lish jarayoni;
3.Elektroliz natijasida hosil bo’lgan maxsulotlarning eritma bilan o’zaro ta’sir etish jarayoni;
4. Qutblanish hodisasi.
Yuqoridagi jarayonlar ichida qutblanish hodisasi alohida o’rin tutadi. Bu hodisani quyidagi chizmadan yaxshirok tushinish mumkin.
Bu erda: V-tashqi elektr manbai
R-elektrolitli vanna
S-galvanometr
E.F,G,-kalitlar.
Eletrolit vannaga sulfat kislota eritmasi quyilib, elektrodlar platinadan bo’lsin. Eritmaga tashqi manbadan elektr toki yuborilsa va bu vaqtda potenstiallar ayirmasi 1 voltga teng bo’lsa, zanjirdagi galvanometr ko’rsatkichi siljib, elektr toki borligini ko’rsatadi, so’ngra asta-sekin o’z joyiga, ya’ni nolga qaytadi. Demak, bora-bora janirda elektr toki qolmaydi. Bu hodisani sababini bilish uchun quyidagi tajribani o’tkazamiz. E kalitga F kalitni to’tashtirilsa, BRFE konturi orqali elektr toki o’ta boshlaydi va R vannada elektroliz boradi. Biz oz vaqtdan so’ng F kalit E dan uzilib, G ga tutashtirilsa va tashqi elektr manbai RCGF konturidan uzilgan bo’ladi. Demak, RCGF konturida elektr toki bo’lmasligi kerak. Vaxolanki, galvanometr bu konturda elektr toki borligini ko’rsatadi. Bu konturda kanday qilib elektr toki paydo bo’ladi? Sxemaga dikkat bilan nazar solsak, elektr manbai faqat elektrolitli vanna (R) bo’lishi mumkinligini ko’ramiz. Darxaqiqat, elektroliz vaqtida elektrolitli vanna galvanik elementga aylanadi va uning elektrodlari orasida Tashqi manbacha qarshi yunalgan potenstiallari ayirmasi vujudga keladi. Bu hodisa elektrolitik qutblanish yoki qisqacha qutblanish deyiladi.
Elektroliz mobaynida elektrolit vannaning elektrodlari orasida hosil bo’lgan elektr yurituvchi kuch qutblanish elektr yurituvchi kuchi deb ataladi.
Elektrolitik qutblanish ikki xil bo’ladi: kimyoviy va konstentrastion qutblanishlar.
Elektrodlarda ajralib chiqayotgan gazlar (kislorod, vodorod va b.k.) platina elektrodga adsorbilanib gaz elektrodlar hosil qiladi. Natijada kislota (masalan sulfat kislota eritmasiga tushirilgan platina plastinkalarida kislorod hamda vodorod elektodlardan iborat galvanik element vujudga keladi;) -Pt(H2)H2SO4(O2 )Pt
Bu galvanik elementning elektr yurituvchi kuchi elektroliz davomida asta- sekin osha boradi va nihoyat, o’zining eng yuqori qiymatiga erishadi.
Demak yuqoridagi misolda qutblanishning sababi kimyoviy galvanik element vujudga kelishidir. Shuning uchun bu xil qutblanish kimyoviy qutblanish deyiladi.
Elektrolitli vannada konstentrastion galvanik element vujudga kelishidan ham qutblanish sodir bo’lishi mumkin. Misol tariqasida metall, tarkibida shu metall ioni bo’lgan eritmaga tushirilganda ya’ni elektrod qaytar ishlayotganda, masalan
-CuCuSO4Cu
zanjirdan elektr toki o’tkazilsa, katodda mis ionlari elektrodga o’tib qaytarilishi va mis ajralib chiqishi sababli katod qismida CuSO4 ning konstentrastiyasi kamaish ko’rsatadi, anod qismida aksincha CuSO4 ning konstentrastiyasi ko’payadi, chunki mis anod eriydi. Natijada, elektrolitik vannada quyidagi konstentrastion elekment vujudga keladi.
-CuCuSO4, CuSO4Cu
a2 a1
a21
Elektrokimyo sanoatida elektrodlarga juda katta elektr toki beriladi va natijada qutblanish EYuK si ham uning zarari ham, katta bo’ladi.
Elektroliz jarayonidagi qutblanishning yo’qolishi qutbsizlantirish (depolyarizastiya) deyiladi. G’utblanishni yo’qotish uchun sabablarini yo’qotish kerak. Konstentrastion qutblanish eritmani shiddatli aralashtirish yo’li bilan qariyib yo’qotilishi mumkin, lekin uni butunlay yo’q qilib bo’lmaydi, chunki elektrodlarda hosil bo’lgan diffuzion qatlam (elektrolidga qattiq yopishib, undan ajralmaydigan suyuqlik qatlami) bunga yo’l qo’ymaydi. Tagida cho’kmasi bor to’yingan eritma qo’llash yo’li bilan ham konstentrastion qutblanishni yo’qotish mumkin.
Kimyoviy qutblanishni esa elektrodlarda ajralib chikayotgan moddalar bilan oson reakstiyaga kirishadigan modda qo’shib yo’qotish mumkin. Masalan: elektrodlarda kislorod ham vodorod ajralib chiqayotgan bo’lsa, qaytaruvchi va oksidlovchi moddalar qo’shib ularni yo’qotish mumkin. Kislorod ajralib chikayotgan elektrod qismiga qaytaruvchi, vodorod ajralib elektrod atrofiga esa oksidlovchi modda ko’shiladi.
Katod va anod qismlarida, qutbsizlantiruvchi sifatida, turli moddalar ishlatilganda ular sharoitga qarab turli darajagacha oksidlanishi yoki qaytarilishi mumkin. G’o’shilgan moddaning qay darajada qaytarilishi (yoki oksidlanishi) shu moddaning konstentarastiyasiga, elektrodning tabiatiga, uning potenstial miqdoriga, temperatura va katalizatorlarga boqlik. G’utbsizlantirish hodisasidan foydalanib turli birikmalar olish usulidan sanoatda (elektrokimyo sanoatida) keng ko’lamda foydalaniladi.
Ajralish potenstiali, kuchlanishi.
Umuman olganda, biror kation eritmadan katodda metall holida ajralib chiqishi uchun u o’z zaryadini berishi kerak. Lekin elektrod potenstiallar hosil bo’lishida ko’rganimizdek, metallar eritmaga ion holda o’tishga intiladi. Metallarning bu tabiati kationning zaryadsizlanishiga qarshilik qiladi. Bu qarshilikni engish ya’ni elektroliz jarayoni borishi uchun elektrodga beriladigan potenstial ajralib chiqishi kerak bo’lgan shu metallning ma’lum sharoitda hosil qiladigan muvozanat potenstialidan bir oz bo’lsa ham ko’prok bo’lishi kerak. Kationning zaryadsizlanishi uchun kerak bo’lgan minimum potenstial ajralish potenstiali deyiladi.
Metallarning hosil qiladigan potenstiali (normal eritmada) ularning normal potenstiali bilan ifodalanadi. Shuning uchun ajralish potenstialining minimum miqdorini kuchlanishlar qatori ifodalaydi.
Eritmadan elektr toki o’tishi va elektroliz borishi uchun elektr yurituvchi kuch ma’lum minimum qiymatdan kam bo’lmasligi kerak. Bunday elektr yurituvchi kuch ajralish kuchlanishi deb ataladi.
Tadqiqotlar shuni ko’rsatadiki, biror moddaning (metallning) ajralib chiqishi uchun kerak ba’zi sabablarga ko’ra shu moddaning muvozanat potenstialidan anchagina ko’p bo’ladi. Bu hodisa o’takuchlanish yoki o’ta kuchlanish potenstiali deyiladi. Moddalarning elektroliz vaqtida ajralib chiqishi uchun kerak bo’lgan minimum elektr yurituvchi kuch qutblanish elektr yurituvchi kuchidan anchagina ko’p bo’lishi bo’lishi kerak. Bu hol elektrolizdagi o’takuchlanish deyiladi.
O’takuchlanish potenstiali va elektroliz o’takuchlanishi qutblanish egri chiziqi usuli bilan aniqlanadi. G’uyida qutblanish egri chiziqi chizmasi keltirilgan.
Chizmada abstissalar o’qiga elektroddagi potenstial ( ,(yoki E.Yu.K) ordinatalar o’qiga esa elektr tokining kuchi (I) qo’yiladi.
Chizmadan ko’rinib turibdiki tashqi kuchlanish (potenstiali) oshishi bilan tok kuchi dastlab sekin oshadi, tashqi kuchlanish ma’lum miqdorga etgandan so’ng tez oshib ketadi. Bu hol tashqi kuchlanish qutblanish elektr yurituvchi kuchidan ortik bo’lgandagina yuz beradi.
O’takuchlanish ( ni quyidagi tenglamadan topish mumkin.
Ea-Eq
Shunday qilib o’takuchlanish ajralish kuchlanishi bilan (teskari reakstiya asosida vujudga kelgan) galvanik element elektr yurituvchi kuchining ayirmasiga teng.
O’takuchlanish miqdori bir qancha omilga, masalan, elektrolitning tabiati va konstentrastiyasiga, elektrod sifatida ishlatilgan metallning tabiatiga va uning sirtiga qanday ishlov berilganligiga, asosan elektr tokining zichligi va temperaturaga boqlik.
Elektrodlarda gazlar ajralib chiqishi bilan boradigan eletrolizlar boshqa elektrolizlardan o’ziga xos bir qancha xususiyatlari bilan farq qiladi. Bo’lar ichida eng ahamiyatlisi- juda ko’p elektr energiyasi sarf bo’lishi, ya’ni o’ta kuchlanishning kattaligidir. Buning sabablaridan biri deb, bu jarayonlarning ko’p bosqichli ekanligidir. Bu borada har xil (bir-biriga zid) taxminlar bor va o’ta kuchlanishning sabablari to’qrisida ma’lum bir fikrga kelingan emas.
Elektrolizning amaliy ahamiyati.
Elektroliz jarayonidan sanoatda turli maqsadlarda keng foydalaniladi. Elektrokimyoviy yo’l bilan turli reakstiyalarni o’tkazish mumkin, xatto erkin energiyaning ortishi bilan boradigan va, demak, oddiy sharoitda qiyin yoki butunlay bormaydigan reakstiyalarni ham amalga oshirish mumkin. Masalan: suvni vodorod va qislorodga ajratish mumkin. Elektroliz usuli bilan alyuminiy, magniy singari metallarni ularning tuzlari eritmasidan, gaz holidagi xlor, ishqorlar, turli organik moddalar olinadi.
Sof holdagi metallar faqat elektroliz yo’li bilan olinadi. Bu usul metallarni tozalash (rafinastiya) deyiladi.
Metall buyumlarning sirtlarini boshqa metall bilan qoplash (galvanaplastika) da ham elektrolizdan keng foydalaniladi.
Metall buyumlarni xromlash, nikellash, qalaylash, kumushlash singar ishlar hammaga ma’lum va keng tarqalgan jarayonlardir.
Elektrometallurgiyada elektroliz hodisasiga asoslanib ko’pgina metallarni suyuqlantirilgan ruda yoki suvsiz eritmalardan elektroliz qilib olinadi. Masalan: magniy metali suyuqlantirilgan magniy xloridni, natriy metali suyuqlatirilgan natriy nitrat alyuminiy metalli esa suyuqlantirilgan alyuminiy oksid bilan kriolit (3NF, FLF3) aralashmasini elekroliz qilib olinadi.
Elektrolizdan analitik maqsadlarda ham foydalaniladi. (masalan elektroanalitik massa usuli qo’llanilishi misol bo’la oladi.)
|
| |
