Курс лекций по дисциплине «электрохимия» Электрохимия
Гальваникалық элементтің термодинамикасы
жүктеу/скачать 0,62 Mb.
|
| Гальваникалық элементтің термодинамикасы.
Электрохимиялық процестер жүру механизмі бойынша химиялық процестерден айырмашылығы бар. Мұнда тотығу-тотықсыздану процестері жазықтықта бөлінген екі ұяшықта жүреді.Электрохимиялық процестер жүретін электрохимиялық ұяшықтарды екі түрге бөлеміз: 1. Гальваникалық элемент – электр энергиясының электрохимиялық көзі 2. Электролиздер (электролиттік ванна) Гальваникалық элемент дегеніміз химиялық реакциялардың энергиясы электр энергиясына айналатын ұяшық.Мысал ретінде Якоби- Даниэль элементін қарастырамыз: (-) Zn/ZnSO4,H2O//H2O,CuSO4/Cu (+) Мұнда электродтар ретінде Zn және Cu пластиналары қолданылады. Олар өздерінің иондары бар ерітіндіге батырылған. Zn электроды элементтің теріс полюсінде орналасады. (-) Zn0 -2e =Zn2+ Онда тотығу реакциясы жүріп ,сыртқы тізбекке екі электрон бөлінеді .Бөлінген бұл электрондар сыртқы тізбек арқылы өтіп , мыс (тізбегі ) электронына өтіп оны тотықсыздандырады. (+) Cu2+ +2e = Cu0 Элементте келесі ток жүретін реакция жүреді Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 Zn0 + Cu2+ = Cu0 + Zn2+ Гальваникалық элемент жалпы түрде келесі схемамен көрсетіледі: (-) Meɪ / MeɪXɪ , H2O // MeɪɪXɪɪ , H2O /Meɪɪ (+) /- фазалар шекарасын көрсетеді //- бір- бірінен әйтеуір бір қасиетінен айырмашылық бар электролит ерітінділерінің шекарасын көрсетеді. Сыртқы тізбек жалғанбаған жағдайда электрохимиялық процестер жүреді. Бірақ бұл жағдайда түзілген ток пайдаланылмаған соң жүйеде динамикалық тепе- теңдік орнайды. Ұяшықтағы электродтар электродтық потенциалдармен сипатталады. φ әрпімен белгіленеді. Сыртқы тізбек жалғалбаған жағдайдағы осы электродтардың потенциалдарының айырмасы гальваникалық элементтің электр қозғаушы күші деп аталады. Е әрпімен белгіленеді. Е = φ+ - φ- мұндағы φ+ - оң зарядталған электродтың потенциалы (В) φ- - теріс зарядталған электродтың потенциялы ЭҚК –нің мәні элементтің конструкциясына тәуелді емес, ол элементте жүретін химиялық реакцияның Гиббс энергиясының өзгерісімен анықталатын мән . G = -zFE ЭҚК әрқашанда оң мән болғандықтан гальваникалық элементте әрқашанда өздігінен жүретін химиялық реакция жүреді . ΔG<0 болуы тиіс .Сондай-ақ Гиббс-Гельмгольц теңдеуі бойынша: ΔG= ΔH-TΔS Энтропияның өзгеруін Гиббс энергиясының өзгеруі арқылы келесідей көрсетеміз: ΔS = = = zF P-const.
ΔS = zF
Формуласын орнына қойып, өзгертіп келесідей жазуға болады:: ΔН = - zF(E – T ), где - температурный коэффициент э.д.с., В/K. Э.қ.к. температуралық коэффициентті келесідегідей есептеледі: , ЭҚК- нің температуралық коэфициенті Бұл коэф келесідегідей есептеледі: = E1, E2 – T1, T2 температурадағы гальваникалық элементтің ЭҚК- і Егер гальваникалық элементте химиялық реакция стандарттық шартта жүрсе, онда осы реакция үшін Гиббс энергиясының өзгерісін келесідей жазамыз: ΔG0 = - zFE0 мұндағы E0- гальваникалық элементтің стандарттық ЭҚК Элементте жүретін химиялық реакцияның тепе- теңдік тұрақтысын келесі теңдеумен анықтаймыз. lnКр = - = Гальваникалық элементтің ЭҚК-і гальваникалық элементте жүретін химиялық реакцияны потенциал түзетін иондарының концентрациясына тәуелді. Егер гальваникалық элементте келесі химиялық реакция жүретін болса, Me1 + Me2z+ = Me2 + Me1z+ Онда ЭҚК иондардың белсенділігімен (концентрациясымен) келесі теңдеу арқылы байланысты: E = E0 - ln жүктеу/скачать 0,62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|