6 дәріс. Тотығу-тотықсыздану реакциялары
жүктеу/скачать 34,71 Kb.
|
лекция 6
| Электродтық потенциалдардың түзілуі. Кез келген металдың кристалл торының түйінінде оң зарядты металл ионы орналасады. Металл иондары беттік қабаттан бөлініп гидратталған күйде ерітіндіге тарайды.
Металл иондары әсерінен ерітінді оң зарядталады да, металл пластинасы артық электрондар болғандықтан теріс зарядталады. Бірақ, металл катиондары онша алыстамай, теріс зарядты металл пластинасына тартылып, сол пластина айналасына орналасады. Соның нәтижесінде ерітіндіде екі қабат – қос электрлік қабат пайда болады. Металл мен ерітінді арасында біршама потенциал айырмасы түзіледі. Металл иондарының ерітіндіге бөлінуі қайтымды процесс. Тепе-теңдік орнаған кездегі металл мен оны қоршаған ерітінді арасында пайда болған потенциалдар айырмасын электродтық потенциал дейді. Әрбір электродтық потенциал металдың табиғатына, ерітіндідегі иондар концентрациясына және температураға тәуелді болады. Егер электродтық потенциал стандартты жағдайда өлшенетін болса – T = 298 К және Р = 105 Па, және металл пластинасы иондарының активтілігі бірге тең өз тұзының ерітіндісіне батырылған болса, оның электродтық потенциалы берілген температурада тұрақты шама болады. Осындай потенциалды стандартты электродтық потенциал дейді. Металдардың стандартты электродтық қатары олардың химиялық қасиетін көрсетеді. Металдың стандартты электродтық потенциалының алгебралық мәні неғұрлым кіші болса, оның соғұрлым тотықсыздандырғыш қасиеті жоғары, тотықтырғыш қасиеті төмен болады. Металдың электродтық потенциалының температураға және концентрацияға байланыстылығы мына теңдеуден (Нернст теңдеуі) көрінеді: . R – 8,315 Дж/(К×моль) – универсал газ тұрақтысы, F = 96500 Кл – Фарадей саны, Т – абсолюттік температура, n – металл ионының заряды, [Ox] және [Red] – сәйкесінше, тотыққан және тотықсызданған формаларының концентрациялары, моль/л. Бұл теңдеуге 25°С (298 К) үшін тұрақтылардың мәндерін койғаннан кейін оның түрі мынадай болады: . Гальваникалық элемент. Химиялық процестер кезінде электр тогы түзілетін болса, ондай процестерді электрохимиялық процестер дейді. Электрохимиялық процестерге гальваникалық элементтер, электролиз, металдар коррозиясы кезінде жүретін тотығу-тотықсыздану реакциялары жатады. Егер тотықтырғыш кеңістіктерін бөліп, электрондарды металл өткізгіш бойымен жүргізетін болсақ, онда гальваникалық элемент аламыз. Яғни, гальваникалық элемент тотығу-тотықсыздану кезінде түзілетін химиялық энергияны электр энергиясына айналдырады. Мысал ретінде Даниэль-Якоби элементінің жұмыс принципін қарастырайық: екі стақан алып, оларға мырыш және мыс тұздарының ерітіндісін құяды, сосын оларға өздерінің металл пластинасын батырады. Екі стақанды ерітінді толтырылған түтікше арқылы жалғастырады. Мырыш және мыс пластинкаларын металл өткізгішпен қосқан кезде жүйеде электр тоғы пайда болады: Zn0 –2ē ® Zn2+. Мырыштан бөлінген электрондар металл өткізгіш бойымен мыс арқылы CuSO4 – беріліп, мыс тотықсызданады: Cu2+ +2ē ® Cu0. Осы кезде түтікше арқылы SO ионы мырыш тұзы ерітіндісі жаққа өтеді. Tеңдеуден бұл қарапайым тотығу-тотықсыздану реакциясы екені көрініп тұр. Бірақ электрон металл өткізгіш арқылы ауысқандықтан бұл процесс кезінде химиялық энергия электр энергиясына айналып тұр. Электронды металл өткізгішке беріп тұрған мырыш электроды – теріс, ал мыс электроды – оң деп аталады. Тотығу процесі жүретін электрод анод, ал тотықсыздану процесі жүретін электрод катод деп аталады. Келтірілген мысалда, мырышта тотығу процесі жүреді – ол анод (А), ал мыста тотықсыздану процесі жүреді – ол катод (К). Мұндай таңбалар гальваникалық элементтерде ғана қолданылады. Электролиз процесі кезінде электродтар керісінше аталады. Теріс электрод – катод, оң электрод – анод болады. Гальваникалық элементті электрохимиялық сызба-нұсқа түрінде жазады: (–) Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu (+). Mұнда бір сызық электрод пен ерітінді арасындағы шекті, ал екі сызық ерітінділер арасындағы шекті көрсетеді. Екі жағына жақша ішіне электродтар зарядын қояды. Анодты солға, катодты оңға жазады. жүктеу/скачать 34,71 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|