Оқулық "Білім беруді дамытудың федералды институты"

149
Сурет 6.2. Даниэль—Якобидің 
электрохимиялық тізбегінің сҧлбасы 
Рис. 6.1. Схемы электрохимических систем: 
а — без жидкостного соединения (контакта); б, в — с жидкостным соединением 
(контактом) 
6.1. Электрохимиялық жҥйелер схемасы 
Егер жҥйе арқылы кҥшін есептеуге болатын тоқ ӛтсе, онда жҥйе 
термодинамикалық қайтымдылығын тоқтады және тоқтың химиялық кӛзі 
немесе электролизер деп санала бастайды.
Сыртқы электр энергиясы есебінен химиялық айналулар пайда 
болатын электрохимиялқ жҥйені 
электролизер немесе электрлік ванна 
деп атайды.
Ондағы орын алатын химиялық 
айналулар 
есебінен 
электрлік 
энергияны 
тҥзетін 
жҥйені 
электрохимиялық 
тізбек, 
гальваникалық 
элемент 
немесе 
тоқтың хииялық көзі деп атайды.
Электрохимиялық 
жҥйенің 
ерекшелігі ретінде оның ішіндегі 
реакцияға 
қатысушылардың 
кеңістікте бӛлінуі болып табылады. 
6.2 суретінде мыс сульфаты мен 
мырыш сульфаты ерітінділеріндегі 
мырыш пен мыс электродтарын 
қамтитын 
Даниэль— 
Якобидің 
электрохимиялық 
тізбегінің
сҧлбасы бейнеленген. Ашық тізбек 
болғанда жҥйеде кӛрінетін ӛзгерістер орын алмайды. Егер электродтарды 
металл 
ӛткізгішпен 
баланыстырса, 
мыс 
электродында 
мырыш 
электродының еруі мен мыстың бӛлінуі жҥреді. Мырыш катиондары Zn → 
Zn
2+
+ 2e ерітіндісіне ауысады. Электрондар металл ӛткізгіш арқылы 
сыртқы тізбек бойымен мыс электродына қарай «ағады» және ерітінді 
шекарасына жетіп, Cu + 2е ^ Си мыс катионының жаында орналасқан 
мыстың катиондарымен қамтылады.  
тізбек ҥзілісі. 
•Cl + қабырға % 0(адс.) 
Электрондар металл ӛткізгіш арқылы сыртқы тізбекпен мыс 
электродқа қарай «ағады» және ерітінді шекарасына жеткенде Cu+ 2е → 
Си мыс электродының жанындағы мыстың катиондарына тҧтылады.
Даниел-Якобидің электрохимиялық тізбегінде мырыштың еру және 
мыстың тҧну ҥдерісі ҥздіксіз жҥреді. Бҧл сыртқы тізбек арқылы 

150
электрондардың мырыштан мысқа қарай бағытталған қозғалысымен бірге 
жҥреді, яғни потенциалдардың айырымынан электр тогы пайда болады.
Электр тогын ӛлшеу қҧралының мыс (теріс) және мырыш (оң) 
электродтарының арасын қосу арқылы ӛлшеуге болады. Мырыш пен мыс 
катиондарының 
арасындағы 
тотығу-тотықсыздану 
реакциясының 
нәтижесінде 
потенциалдардың 
айырымы 
байқалады. 
Оны 
электрохимиялық тізбектің электроқозғағыш күші деп атайды.
Токтың бағыты электрондардың қозғалыс бағытына кері болады деп
есептеледі. (Тарихи тҧрғыдан алғанда, алғашында электр тогы оң 
зарядтарды тасымалдау деп тҥсінген). Демек, сыртқы тізбекте пайда 
болатын ток мыстан мырышқа қарай бағытталады. Ток потенциалы 
жоғары нҥктеден потенциалы тӛмен нҥктеге қарай ағады; қосу (+) белгісін 
мыс электродқа, алу (-) белгісін мырышқа қолданады. Осылайша, 
электрохимиялық тізбектегі электр энергиясы екі электродтағы сәйкес 
электрохимиялық ҥдерістердің нәтижесі болып табылады. Қарастырылып 
отырған электрохимиялық тізбектегі токтҥзуші электрохимиялық тотығу-
тотықсыздану реакциясы электродты реакциялардың қосындысына тең:
Бҧл тотығу-тотықсыздану реакциясы электрохимиялық тізбектен тыс – 
мырыштың мыс сульфаты ерітіндісімен жанасуы арқылы да жҥреді. Бірақ 
бҧл жағдайда реакция тек жылу бӛліну арқылы жҥреді.
Химиялық және электрохимиялық ҥдерістердің айырмашылығы 
мынада: бірінші жағдайда электрондар металл мырыштан алыстап бірден 
мыс иондарына жҧтылады. Екінші жағдайда, электрондар мыс иондарына 
кездескенге дейін электр тогы тҥрінде біршама жол жҥруі қажет және осы 
аралықта пайдаланылуы мҥмкін.
Электрохимиялық тізбекті сызба тҥрінде кӛрсеткенде сол жақта – теріс 
электродты, оң жақта – оң электродты орналастырады; потенциалдың 
секірісі пайда болатын фазалар (мысалы, металл мен электролит ерітіндісі) 
тік сызықтар арқылы белгіленеді; байланысатын ерітінділердің шекарасын 
ҥзік сызықтармен белгілейді. Егер электролит ерітіндісі бірнеше заттан 
тҧрса, оларды ҥтір арқылы санамалап кӛрсетеді.
Электрохимиялық тізбектегі: металл 1 — металл 2, металл — 
электролит ерітіндісі, электролит ерітіндісі 1 — электролит ерітіндісі 2 
ӛткізгіштерінің байланысы қызығушылық туғызады. Дҧрыс емес 
тҧйықталған электрохимиялық тізбектің полюстері әртҥрлі металдар 
болуы мҥмкін. Дҧрыс емес тҧйықталған электрохимиялық тізбектің 
сызбасы: Mx| L
1
; L
2
| M
2
(M
b
M
2
— металлдар, L
b
L
2
— электролит 
ерітінділері,) немесе, химиялық таңбалармен бергенде: Zn| ZnSO
4
; CuSO
4
| 
Cu. 
Дҧрыс тҧйықталған электрохимиялық тізбектің полюстері міндетті 
тҥрде бірдей металдар болуға тиіс: M
1
|L^ L
2
|M
2
|M
1 
немесе Zn | ZnSO
4
; 
CuSO
4
1 Cu | Zn. Тәжірибеде бҧған М
1
и M
2 
металдарына сол металдан 
жасалған (мысалы, мыстан) жалғастырушы ӛткізгіштерді қосу арқылы қол 
жеткізеді. Бірінші топқа жататын ҥш ӛткізгіші бар дҧрыс тҧйықталған 
электрохимиялық тізбектің сызбасы: M
3
|M
1
|L
1
;L
2
|M
2
|M
3
. 

151
Келтірілген 
электрохимиялық 
тізбектердің 
сызбалары
электролиттердің ӛзара байланысуы жағдайына сәйкес келеді (6.1, 5 
суретті қараңыз). Оны екі ерітіндінің шекарасында диффузиялық (немесе 
сҧйықтық) потенциалдың ауытқуы барын білдіретін тік ҥзік сызықпен 
белгілейді. Егер екі ерітіндінің шекарасындағы потенциалдың ауытқуы 
минимумға жеткізілсе (элиминденсе), мысалы, тҧз кӛпірі арқылы (6.1 
суретті қараңыз), электрохимиялық тізбектің сызбасында электролит 
ерітіндісін білдіретін таңбалардың арасына екі ҥзік сызық қойылады: Pt|H
2
| 
HC1;; KCl | Hg
2
Cl
2
| Hg | Pt. Бҧл сызба электролиттердің шекарасындағы 
потенциалының ауытқуы элиминделген сутегі (оң жағындағы) және 
каломелді (сол жағындағы) электродтардан қҧрылған дҧрыс тҧйықталған 
электрохимиялық тізбекке сәйкес. Диффузиялық потенциалды толық жою 
мҥмкін емес.
Электрохимиялық 
тізбектің 
сызбасын 
жазуда 
ерітіндідегі 
қосылыстардың орнына потенциалды анықтаушы иондарды ғана жазуға 
болады: Zn|Zn
2+
| Cu
2+
|Cu|Zn. 
Электрохимиялық тізбектің қҧрамында екі немесе одан да кӛп электрод 
болуы ықтимал. 

жүктеу/скачать 9,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: