Аналитикалық химиядағы тотығу-тотықсыздану үрдістері тотығу – тотықсыздану реакциясы
жүктеу/скачать 297,85 Kb.
|
| Гальвани элементі
Металдар химиялық реакцияларда тотықсыздандырғыштар болады, олар тотықтырғыштарға электрондарын береді, осы қабілет барлық металда бірдей болмайды. Металдардың салыстырмалы химиялық белсенділігін зерттеп, Н.Н.Бекетов олардың химиялық белсенділік қатарын ұсынады, бұл қатарды ығыстыру және кернеу қатары деп те атайды. Осы қатар металдардың реакцияларда қандай химиялық өзгерістерге ұшырайтындығын көрсетеді: 1) әрбір металл өзінен кейін орналасқандарын олардың тұздарынан ығыстыра алады, ал оның өзін алдында тұрған металдың кез келгені ығыстырады, 2) сутекті оның алдында тұрған металдар қышқылдарының (сұйытылған H2SO4 және тотықсыздандырғыш қышқылдар) ерітіндісінен ығыстырып шығарады, 3) қатар тұрған екі элементтің қайсысы сол жағында орналасса, сол активтірек. Металдардың салыстырмалы химиялық белсенділігін орын басу реакциясын жүргізу арқылы көз жеткізуге болады. Ал, енді осы реакция кері бағытта жүре ала ма деген сұрақ туады. Оған жауап беру үшін таза суға батырылған осы металдар тіліктерін қарастырайық. Кристалдық торының түйіндерінде металл атомдары және иондары орналасқан, судың полюсті молекулаларының әсерінен ол иондар ерітіндіге көшеді. Сөйтіп, металдың бетінде қос электрлі қабат пайда болады, осы қос электрлі қабатта туатын потенциал айырымын металдың электродтық потенциалы деп атайды, бірақ оның абсолюттік мәнін өлшеу мүмкін емес, сондықтан практикада салыстырмалы потенциалды пайдаланады. Ол үшін стандартты сутек электродын қолданады, оның потенциалын стандартты жағдайда нольге тең деп есептейді Потенциалдарды салыстыруға арналған сутек электроды сутек иондарының концентрациясы 1 моль/л болып келетін H2SO4 ерітіндісіне батырылған беті ұсақ платина түйіршіктерімен кеуектеу етіп қапталған платина тілігінен тұрады. Осы ерітіндіге таза сутегі газы үзбей жіберіліп тұрады, сонда осы газ платина бетіне сіңіп, платина электроды сутектен жасалғандай болады, оның бетінде мынандай тепе-теңдік орнайды: Сурет 9.1. Сутектік электрод Кез келген металдың салыстырмалы потенциалын анықтау үшін сол металдан жасалған электродты (с(Men+)=1 моль/л) сутек электродымен байланыстырғанда химиялық белсенділігі жоғары металдардан электрон сутек электродына қарай қозғалғандықтан потенциалы теріс таңбалы болады . Ал химиялық белсенділігі төмен металдарға сутектік электродтан электрон қозғалады, сондықтан олардың потенциалы оң таңбалы болады. Металдардың химиялық белсенділік қатары осыған байланысты кернеу қатары деп аталады. Металдардың электрохимиялық қатарында берілген электродтық потенциал мәндері стандартты жағдайдағы беріледі. Сондай стандартты электродтық потенциал деп осы жағдайдағы стандартты сутектік электродпен салыстырғандағы мәндерін айтады. Кесте -24 Металдардың электрохимиялық кернеу қатары 1) Жоғарыда келтірілген орын басу реакциясын былай да жүргізуге болады: мырыш және мыс электродтарынан жұп құрып, сыртқы және ішкі тізбекті тұйықтасақ мынандай үрдіс жүзеге асады: Сурет 9.2. Даниэль-Якоби элементі Сыртқы тізбектен тотығу–тотықсыздану үрдісінің электрондары қозғалса, ішкі тізбектен иондар қозғалып, тізбек тұйықталып, ток пайда болады. Осы негізде жұмыс істейтін химиялық энергияны электр энергиясына айналдыратын қондырғыны гальвани элементі деп атайды, оның аты 18-ғасырда өмір сүрген итальян ғалымы Л.Гальвани құрметіне қойылған. Бетінде тотықсыздану үрдісі жүретін мыс электроды катод (К) деп, тотығу үрдісі жүретін мырыш электроды анод (А) деп аталады, сонда, жоғарыда келтірілген суреттегіні былай жазуға болады: Анод (–) Zn/Zn2+ || Cu2+/Cu (+) Катод. (Даниэль-Якоби элементі). жүктеу/скачать 297,85 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|