Курс лекций по дисциплине «электрохимия» Электрохимия


Гальваникалық элементтің термодинамикасы



бет3/8
Дата22.05.2023
өлшемі0,62 Mb.
#95803
түріКурс лекций
1   2   3   4   5   6   7   8
Байланысты:
электрохимия курс лекции

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






Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет