Курс лекций по дисциплине «электрохимия» Электрохимия


Гальваникалық элементтің термодинамикасы



бет3/9
Дата27.04.2022
өлшемі0.62 Mb.
#32465
түріКурс лекций
1   2   3   4   5   6   7   8   9
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   9




©emirsaba.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет