Elektr yurituvchi kuch va uning ahamiyati

1.9-§. Kimyoviy galvanik elementlar

Galvanik element-ikkita elektroddan tashkil topgan qurilma bo’lib, unda kimyoviy energiya erkin energiyaga aylantiriladi. Galvanik elementlar o’zgarmas tok manbalari vazifasini bajaradi. Misol sifatida, 8-rasmda mis-ruxli galvanik elementi (Daniel-Yakobi elementi) ning sxemasi keltirilgan.

8-rasm. Mis ruxli galvanik elementning sxemasi.

U mos ravishda ZnSO₄ eritmalariga tushirilgan mis va rux tayoqchalaridan iborat eritmalar bir-biridan g’ovak to’siq bilan ajratilgan. G’ovak to’siq sifatida
KCI yoki NH₄NO₃ larning to’yingan eritmalari bilan to’ldirilgan, buqilgan shisha
naycha-«tuz-ko’prik» («solevoy mostik») dan foydalanish mumkin.
Rux misga nisbatan eritmaga yuqori darajada kationlar chiqarish xususiyatiga ega. Shuning uchun rux elektrod manfiy, mis elektrod esa musbat zaryadlanadi. Agar tayoqchalar o’tkazgich bilan birlashtirilsa, u holda elektronlar rux tayoqchaga o’tadi.
Bu qo’sh elektr qavatdagi muvozanatni buzadi va o’z-o’zicha boruvchi jarayon yuzaga keladi, hamda rux tayoqcha erib, undagi elektronlar tayoqchaga o’tadi, shuningdek ularning mis kationlarini qaytaradi.
Daniel-Yakobi elementini quyidagi sxema ko’rinishida yozish mumkin:

Mis va rux elektrodlaridan tashkil topgan elementda elektr energiyasi, rux elektrodida ruxning oksidlanishi ( ) va mis elektrodida misning qaytarilishi ( ) hisobiga hosil bо`ladi:

Odatda chap tomonga manfiy potensialli elektrod, o’ng tomonga esa musbat potensialli elektrod yoziladi. Bitta tik chiziq bilan metallar eritmalaridan, ikkita tik chiziqchalar bilan esa eritmalar bir-biridan ajratiladi. Rux plastinkasida tо`planayotgan (ruxning rux ionlariga aylanishi hisobiga) elektronlar о`tqazgich orqali mis plastinkasiga о`tib mis ionlarini qaytaradi.
Bu elementda elektr energiya quyidagi kimyoviy reaksiya natijasida olinadi:

yoki qisqacha bu tenglamani quyidagi ko’rinishda yoziladi:

Qarab chiqilgan reaksiya rux tayoqchada sodir bo’luvchi oksidlanish va mis tayoqchada qaytarilish jarayonlarining yig’indisidir (9-rasm).
Zn⁰= Zn²⁺ + 2e^- Cu²⁺ + 2e^- = Cu⁰

9-rasm. Mis ruxli galvanik elementlarida sodir bo’ladigan oksidlanish va qaytarilish jarayonlari

Galvaniq elementning asosiy xarakteristikasi elektr yurituvchi kuch (EYUK) bo’lib, u elektrodlarning potensiallar farqiga teng:

E = E₂ – E₁ (23)
Bunda E₁ va E₂ – manfiy va musbat elektrodlarning potensiallari.
Daniel-Yakobi galvanik elementi uchun EYUK
E = E_Сu – E_Zn (24)
ga teng (69.1). Nernst tenglamasiga asosan

Ikkinchi tenglamani birinchi tenglamadan ayirib, mis-ruxli galvanik elementning EYUK ni topamiz:

Kimyoviy reaksiya asosida ishlovchi boshqa har qanday elementlar uchun EYUK quyidagi tenglama bo’yicha hisoblanishi mumkin:


(25)

yoki 298K temperatura uchun

Bunda va - elektrodlarning standart potensiallari; n₁ va n₂ - ionlarning zaryad sonlari; – eritmadagi ionlarning aktivligi.
Хalqaro birliklar sistemasida EYuK V (Volt) da o’lchanadi.
Agar ushbu galvaniq elementga tashqaridan tok berilsa quyidagicha reaktsiya sodir bо`ladi.

(10-Rasm)

10-rasm.

Galvanik element elektrodlari orasidagi potentsiallarning maksimal farqi, elektr yurituvchi kuch deb ataladi. EYUK – bu shunday kuch, u 2 ta nuqtada ta`sir kо`rsatib, tokni о`tishiga undaydi. Binobarin, elektr tokini hosil bо`lishining asosiy sababi elekr yurituvchi kuchdir. EYUK о`lchovi sifatida tegib turgan jismlar potentsiallarining farqi olinadi.
D emak, agar ikki bir hil metall plastinkalari о`zlarining bir hil tarkibli, lekin har hil kontsentratsiyalari eritmalariga tushirilganda ham EYUK yuzaga keladi (11-rasm).

11-rasm

11-rasm.

Elektrod potntsiallarining qiymatini aniqlash uchun standart taqqoslash elektrodlari qо`llaniladi. Bunday standart elektrodlarga kalomel, xlorkumush va normal vodorod elektrodlari kiradi.