በሊድ-አሲድ ባትሪዎች ውስጥ ኬሚካላዊ ሂደቶች. ኤሌክትሮኬሚካላዊ ህዋሶች በእርሳስ አሲድ ባትሪ ውስጥ የሚደረጉ ምላሾች Redox

Redox ምላሽ- በንጥረ ነገሮች ኦክሳይድ ሁኔታ ላይ ካለው ለውጥ ጋር አብረው የሚመጡ ምላሾች።

ኦክሳይድኤሌክትሮኖችን መተው ሂደት ነው.

ማገገምኤሌክትሮኖችን የመጨመር ሂደት ነው.

ኦክሲዳይዘርኤሌክትሮኖችን የሚቀበል አቶም፣ ሞለኪውል ወይም ion።

የሚቀንስ ወኪልኤሌክትሮኖችን የሚሰጥ አቶም፣ ሞለኪውል ወይም ion።

ኦክሳይድ ወኪሎች ፣ ኤሌክትሮኖችን መቀበል ፣ ወደ ተቀነሰው ቅጽ ይሂዱ

F2 [በግምት. ] + 2ē → 2FNG [ወደነበረበት መመለስ]።

ወኪሎችን በመቀነስ ኤሌክትሮኖችን መለገስ ወደ ኦክሳይድ ቅርጽ ያልፋል፡

ና 0 [ወደነበረበት መመለስ ] – 1ē → ናኦ+ [በግምት]።

በኦክሳይድ እና በተቀነሱ ቅርጾች መካከል ያለው ሚዛን ተለይቶ ይታወቃል የኔርንስት እኩልታዎችለድጋሚ አቅም፡-

የት E0የ redox አቅም መደበኛ ዋጋ ነው; nየተላለፉ ኤሌክትሮኖች ብዛት ነው; [እረፍት. ] እና [ካ. ] በተቀነሱ እና በኦክሳይድ ቅርጾች ውስጥ ያሉት የግቢው ሞላር ውህዶች ናቸው.

የመደበኛ ኤሌክትሮዶች እምቅ እሴቶች E0በሰንጠረዦች ውስጥ ተሰጥቷል እና የውህዶችን ኦክሳይድ እና የመቀነስ ባህሪያትን ያሳያሉ-እሴቱ የበለጠ አዎንታዊ ነው። ኢ0፣የኦክሳይድ ባህሪያቶች የበለጠ ጥንካሬ, እና የበለጠ አሉታዊ ዋጋ ኢ0፣የመልሶ ማቋቋም ባህሪዎች የበለጠ ጠንካራ ይሆናሉ።

ለምሳሌ፣ ለF2 + 2ē ↔ 2FN E0 = 2.87 ቮልት, እና ለ Na + + 1ē ↔ Na0 E0 =-2.71 ቮልት (ሂደቱ ሁልጊዜ ለሚቀነሱ ምላሾች ይመዘገባል).

የድጋሚ ምላሽ የሁለት ግማሽ ግብረመልሶች ፣ ኦክሳይድ እና ቅነሳ ጥምረት ነው ፣ እና በኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል (ኤምኤፍ) Δ ተለይቶ ይታወቃል። E0፡ Δ E0 = Δ E0ok – Δ E0 እረፍት፣ የት E0okእና Δ E0 እረፍትለተሰጠው ምላሽ የኦክሳይድ ወኪል እና የመቀነስ ወኪል መደበኛ እምቅ ችሎታዎች ናቸው።

emf ምላሾች Δ E0ከ Gibbs ነፃ ኢነርጂ ΔG ለውጥ እና የምላሹ ተመጣጣኝ ቋሚ ለውጥ ጋር የተያያዘ ነው። ለ፡

∆G = - nF Δ E0ወይም Δ ኢ = (RT/nF) ln ኬ.

emf መደበኛ ባልሆኑ መጠኖች Δ ምላሽ ኢእኩል ነው፡∆ ኢ =Δ E0 - (RT / nF) ×ኢግ ኬወይም Δ ኢ =Δ ኢ0 -(0,059/n) lg ኬ .

በተመጣጣኝ ሁኔታ ΔG = 0 እና ΔE = 0, ከየት Δ ኢ =(0.059/n) lg ኬእና K = 10nΔኢ/0.059.

ምላሹ በድንገት እንዲቀጥል, የሚከተሉት ግንኙነቶች መሟላት አለባቸው: ΔG< 0 или ክ>> 1, ከሁኔታው Δ ጋር የሚዛመድ E0> 0. ስለዚህ, የተሰጠውን የዳግም ምላሽ እድል ለመወሰን, የ Δ እሴትን ማስላት አስፈላጊ ነው. E0.Δ ከሆነ ኢ0 > 0፣ ምላሹ በርቷል። Δ ከሆነ E0< 0, ምንም ምላሽ የለም.

የኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች

Galvanic ሕዋሳትየኬሚካላዊ ምላሽን ኃይል ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የሚቀይሩ መሳሪያዎች.

የዳንኤል ጋልቫኒክ ሕዋስበ ZnSO4 እና CuSO4 መፍትሄዎች ውስጥ የተጠመቁ የዚንክ እና የመዳብ ኤሌክትሮዶችን ያካትታል. የኤሌክትሮላይት መፍትሄዎች በተቦረቦረ ክፋይ በኩል ይገናኛሉ. በተመሳሳይ ጊዜ, ኦክሳይድ በ zinc electrode ላይ ይከሰታል: Zn → Zn2+ + 2ē, እና ቅነሳ በመዳብ ኤሌክትሮድ ላይ ይከሰታል: Cu2+ + 2ē → Cu. በአጠቃላይ, ምላሹ እየቀጠለ ነው: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu.

አኖድ- ኦክሳይድ የሚሠራበት ኤሌክትሮድ. ካቶድ- ቅነሳው እየተካሄደበት ያለው ኤሌክትሮድ. በ galvanic ሕዋሳት ውስጥ, አኖዶው አሉታዊ በሆነ መልኩ ይሞላል እና ካቶድ በአዎንታዊ መልኩ ይሞላል. በንጥል ሥዕላዊ መግለጫዎች ውስጥ ብረቱ እና መፍትሄው በአቀባዊ መስመር ይለያሉ, እና ሁለት መፍትሄዎች በድርብ ቋሚ መስመር.

ስለዚህ፣ ለአፀፋው Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu፣ የጋልቫኒክ ሴል ወረዳ ተጽፎአል፡ (-) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | ኩ(+)።

የምላሹ ኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል (ኤምኤፍ) Δ ነው E0 \u003d E0ok - E0rest = E0(Cu2+/Cዩ) – E0(Zn2+ / Zn) = 0.34 - (-0.76) = 1.10 V. በኪሳራዎች ምክንያት በንጥሉ የሚፈጠረው ቮልቴጅ ከ Δ በትንሹ ያነሰ ይሆናል. E0.የመፍትሄዎቹ ውህዶች ከመደበኛ ደረጃዎች የሚለያዩ ከሆነ ከ 1 ሞል / ሊ ጋር እኩል ነው, ከዚያ E0okእና E0 እረፍትበ Nernst እኩልታ መሰረት ይሰላሉ, ከዚያም emf ይሰላል. ተዛማጅ የ galvanic ሕዋስ.

ደረቅ አካልየዚንክ መኖሪያ ቤት፣ NH4Cl ከስታርች ወይም ዱቄት ጋር፣ MnO2 ድብልቅ ከግራፋይት እና ግራፋይት ኤሌክትሮድ ጋር ያካትታል። በስራው ሂደት ውስጥ, የሚከተለው ምላሽ ይከናወናል: Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 = Cl + 2MnOOH.

የንጥል ሥዕላዊ መግለጫ፡ (-)Zn | NH4Cl | MnO2፣ C(+)። emf ኤለመንት - 1.5 ቪ.

የኦክሳይድ እና የመቀነስ ኤሌክትሮኒካዊ ተወካዮች. ኬሚካላዊ ምላሾች ያለ ለውጥ ወይም በንጥረ ነገሮች ኦክሳይድ ሁኔታ ላይ ለውጥ ሊቀጥሉ ይችላሉ፣ ለምሳሌ፡-

በመጀመሪያው ምሳሌ (ገለልተኛ ምላሽ) ውስጥ ምንም አይነት ንጥረ ነገሮች የኦክሳይድ ሁኔታን ካልቀየሩ, በሁለተኛው ውስጥ - የዚንክ ኦክሳይድ ሁኔታ ከ +2 ወደ 0 እና የካርቦን ኦክሳይድ ሁኔታ ከ 0 ወደ +2 ይቀየራል.

የንጥረ ነገሮች ኦክሳይድ ሁኔታ ለውጥ ጋር የሚከሰቱ ምላሾች redox reactions ይባላሉ።

የኦክሳይድ ግዛቶች ለውጥ ሁለት ኤሌክትሮኖችን ከካርቦን ወደ ዚንክ በመሸጋገሩ ነው ፣ ይህም ሊገለጽ ይችላል የኤሌክትሮኒካዊ እኩልታዎች የግማሽ ምላሽ ኦክሳይድ እና ቅነሳ ፣አንድ ላይ ሲደመር የሚሰጠውን redox ምላሽ እኩልታ፡-

የሚቀንስ ወኪል ኦክሳይድ;

ኦክሲዳይዘር ማገገም;

አካል፣ መስጠትኤሌክትሮኖች ተጠርተዋል የሚቀንስ ወኪልምላሽ በሚሰጥበት ጊዜ ኦክሳይድ ያደርጋልዲግሪውን ኦክሳይድ ይጨምራል.

አካል፣ መቀበልኤሌክትሮኖች ተጠርተዋል ኦክሳይድ ወኪልምላሽ በሚሰጥበት ጊዜ ማገገም ፣ዲግሪውን ኦክሳይድ ይቀንሳል.

የኦክሳይድ ወኪል እና የመቀነስ ኤጀንት ፅንሰ-ሀሳቦች እንዲሁ ተጓዳኝ አካላትን ለያዙ ቀላል እና ውስብስብ ንጥረ ነገሮች ይተገበራሉ። በተሰጠው ምሳሌ ውስጥ, የሚቀንሰው ወኪል ቀላል ንጥረ ነገር ነው: ካርቦን ሲ, oxidizing ወኪል ውስብስብ ንጥረ ነገር ነው: ዚንክ ኦክሳይድ. ZnO.

በአጠቃላይ ፣ የ redox ምላሽ ሊቀለበስ ይችላል ፣ በውጤቱም ፣ የሚቀንስ ወኪሉ ወደ ኦክሳይድ ወኪል ፣ እና ኦክሳይድ ወኪል ወደ ቅነሳ ወኪልነት ይለወጣል።

የሚቀንስ ወኪል -አይደለም ↔ ኦክሳይድ

ኦክሲዳይዘር + ኔ ↔ መቀነሻ

ስለዚህ, የ redox ምላሽ የሁለት ግማሽ-ምላሾች የማይነጣጠሉ አንድነት ነው - ኦክሳይድ እና ቅነሳ, እና በመቀነስ ኤጀንቱ የተለገሱ እና በኦክሳይድ ወኪል ተቀባይነት ያላቸው ኤሌክትሮኖች ቁጥር እኩል ነው.

ቀላል እና ውስብስብ ንጥረ ነገሮች Redox ባህሪያት. ቀላል ንጥረ ነገሮች - ብረቶች, አነስተኛ ኤሌክትሮኔክቲቭነት ያላቸው, በአንጻራዊነት በቀላሉ ኤሌክትሮኖችን ያጣሉ, ያሳያሉ ብቻ የማገገሚያ ባህሪያት.በአልካላይን ብረቶች ውስጥ በጣም ግልጽ ናቸው. ለቀላል ንጥረ ነገሮች - ከፍተኛ ኤሌክትሮኒካዊነት ያላቸው ብረቶች ያልሆኑ ባህሪያት ናቸው ኦክሳይድ ባህሪያት.ፍሎራይን ፍፁም ኦክሳይድ ወኪል ነው፣ እና ኦክሲጅን እንዲሁ የኦክሳይድ ባህሪ አለው (ከፍሎሪን ጋር ካለው ምላሽ በስተቀር፣ ኦክሲጅን የመቀነስ ኤጀንት ሚና ይጫወታል)። ነገር ግን እንደ ካርቦን፣ ሃይድሮጂን፣ ከኦክሳይድ ባህሪያት ጋር በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ኤሌክትሮኔጋቲቭ ያላቸው ብረቶች ያልሆኑ ኤሌክትሮኖችን ለጠንካራ ኦክሳይድ ኤጀንቶች በመለገስ የመቀነስ ባህሪያትን ሊያሳዩ ይችላሉ።

ውስብስብ ንጥረ ነገሮች በንጥረታቸው ውስጥ ባለው የኦክሳይድ መጠን ላይ በመመርኮዝ ኦክሳይድ ወይም ወኪሎችን በመቀነስ ሊሆኑ ይችላሉ።

በተሰጠው ውህድ ውስጥ ያለው የአንድ ንጥረ ነገር ኦክሳይድ ሁኔታ ከፍተኛ ከሆነ ኤሌክትሮኖችን በመቀበል ዝቅ የማድረግ ችሎታ አለው. በዚህ ጉዳይ ላይ ያለው ንጥረ ነገር ኦክሳይድ ወኪል ይሆናል. በጣም አስፈላጊዎቹ ኦክሳይድ ወኪሎች: ናይትሪክ አሲድ Hአይ ሸ እና ጨዎቹ - ናይትሬትስ, ናይትሮጅን tetroxideኤን 2 ኦ 4 , የፐርክሎሪክ አሲድ ጨው HC1O 4 - ፐርክሎሬትስ, ፖታስየም ፐርማንጋኔት KMnO 4, ወዘተ.

ውህዱ ዝቅተኛ የኦክሳይድ መጠን ያለው ንጥረ ነገር ከያዘ ኤሌክትሮኖችን በመለገስ ሊጨምር ይችላል። እንዲህ ዓይነቱን ንጥረ ነገር የያዘ ውስብስብ ንጥረ ነገር የመቀነስ ባህሪያትን ያሳያል. አሞኒያ በጣም አስፈላጊው የመቀነስ ወኪል ነው. N H 3፣ hydrazine N 2H 4 እና የኦርጋኒክ ተዋጽኦዎች, ሃይድሮካርቦኖች, አልኮሆል, አሚኖች እና ሌሎች ንጥረ ነገሮች.

ውህድ መካከለኛ ኦክሳይድ ሁኔታ ያለው ንጥረ ነገር ከያዘ፣ ኤሌክትሮኖችን በመቀበል ዝቅ ሊያደርግ ወይም ኤሌክትሮኖችን በመለገስ ከፍ ሊያደርግ ይችላል። በዚህ ጉዳይ ላይ የኦክሳይድ ወኪል እና የመቀነስ ፅንሰ-ሀሳቦች አንጻራዊ ይሆናሉ፡ ንጥረ ነገሩ እንደ ምላሽ አጋር ባህሪያት ላይ በመመስረት ኦክሳይድን ወይም የመቀነስ ባህሪያትን ያሳያል። አንድ ምሳሌ ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ H 2 O 2 ነው, የኦክስጅን ኦክሲጅን ሁኔታ -1 ነው. አንድ ኤሌክትሮን በመጨመር እሴቱ ወደ -2 ሊቀንስ ወይም በመስጠት ወደ 0 ሊጨምር ይችላል። ስለዚህ፣ ከኃይል ቅነሳ ወኪሎች ጋር በሚገናኝበት ጊዜ፣ ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ እንደ ኦክሳይድ ኤጀንት ሆኖ ያገለግላል፣ እና ከኃይል ኦክሳይድ ወኪሎች ጋር ምላሽ በሚሰጥበት ጊዜ እንደ ቅነሳ ወኪል ሆኖ ያገለግላል።

የዳግም ምላሾች እኩልታዎችን በመሳል ላይ።

Redox ግብረመልሶች ብዙውን ጊዜ የሚገለጹት በተወሳሰቡ እኩልታዎች ነው። በውስጣቸው ያሉትን መለኪያዎች ለመምረጥ ሁለት ዘዴዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ-የኤሌክትሮኒክስ እኩልታዎች እና የኤሌክትሮን-አዮን እኩልታዎች ዘዴ.

የኤሌክትሮኒክ እኩልታዎች ዘዴ በኦክሳይድ ሁኔታ ጽንሰ-ሀሳብ ላይ የተመሠረተ። እሱ ሁለንተናዊ እና ለሁሉም ዓይነት የዳግም ምላሽ ምላሾች ተፈጻሚ ነው። ዘዴው የሚከተሉትን ተግባራት ያካትታል:

1. የንጥረ ነገሮችን የኦክሳይድ መጠን የሚያመለክት የምላሽ መርሃ ግብር ይፃፉ ፣ ለምሳሌ-

2. የኦክሳይድን ደረጃ የቀየሩትን ንጥረ ነገሮች ይወስኑ. በዚህ ምላሽ, የኦክሳይድ ሁኔታ በካርቦን እና በናይትሮጅን ተለውጧል, ለሃይድሮጂን እና ኦክሲጅን, የኦክሳይድ ሁኔታ ሳይለወጥ ቆይቷል.

3. የኤሌክትሮኒካዊ እኩልታዎችን ያዘጋጁ ለኦክሲዴሽን ግማሽ ምላሽ እና ለማክበር ቅነሳ የጅምላ እና ክፍያዎች እኩልነት;

በተቀነሰ ኤጀንቱ የተለገሰው እና በኦክሳይድ ኤጀንቱ ተቀባይነት ያለው የኤሌክትሮኖች ብዛት እኩል መሆን አለበት ስለዚህ የመጀመሪያው እኩልታ በሦስት ፣ ሁለተኛው ደግሞ በአራት ማባዛት አለበት። የተጠቆሙት ማባዣዎች ለቀነሰው ኤጀንት ሲ ፣ ኦክሳይድ ወኪል (coefficients) ናቸው። HNO3 እና የእነሱ ለውጥ ምርቶች CO እናአይ:

3C + 4HNO 3 ® 3CO 2 + 4NO + H 2 O፣

4. ቋሚ ኦክሳይድ ሁኔታ ያላቸውን ንጥረ ነገሮች ያቀፈው ቀሪዎቹ ንጥረ ነገሮች ቅንጅቶች የሚገኙት በግራ እና በቀኝ በግራ በኩል ከሚገኙት ተጓዳኝ አተሞች ሚዛን ነው። በታሰበው ምላሽ ውስጥ ፣ እንዲህ ዓይነቱ ንጥረ ነገር ውሃ ነው ፣ ከቀመርዎ በፊት ሁለት እጥፍ ማስቀመጥ ያስፈልግዎታል። የመጨረሻው እኩልታ እንደሚከተለው ይጻፋል፡-

3C + 4HNO 3 ® 3CO 2 + 4NO + 2H 2 O

የኤሌክትሮን-አዮን እኩልታዎች ዘዴ በኤሌክትሮላይት መፍትሄዎች ውስጥ ለሚከሰቱ ምላሾች እኩልታዎችን ለማዘጋጀት ጥቅም ላይ ይውላል. በዚህ ሁኔታ, የኦክሳይድ ሁኔታ አይወሰንም, የኦክሳይድ እና የመቀነስ ሂደቶች ይመዘገባሉ ስለ እውነት ions እና ሞለኪውሎች በመፍትሔ ውስጥ.

የጅምላ ሚዛኑን ለመጠበቅ, ምላሹ የተገኘባቸው የመካከለኛው ክፍል ቅንጣቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ. በማንኛውም የውሃ መፍትሄዎች, እነዚህ የውሃ ሞለኪውሎች, በአሲድ መፍትሄዎች, ተጨማሪ H + ions እና በአልካላይን መፍትሄዎች, OH - ions ናቸው.

የእርምጃዎች ቅደም ተከተል እንደሚከተለው ነው.

1. ጠንካራ ኤሌክትሮላይቶችን በአየኖች ፣ በጋዝ ፣ በማይሟሟ ንጥረ ነገሮች እና በሞለኪውሎች መልክ ደካማ ኤሌክትሮላይቶችን በመፃፍ ፣ ion ምላሽ ያዘጋጁ ።

C + H + + አይ 3 - ® CO 2 + አይ + ኤች 2 ኦ

2. የኦክስዲሽን የግማሽ ምላሾችን ኤሌክትሮኖች-አዮን እኩልታዎችን ይፃፉ እና ማገገም.

በዚህ ምላሽ፣ ካርቦን ሲ እንደ መቀነሻ ኤጀንት ሆኖ ይሠራል፣ እሱም ኦክሳይድ ሲፈጠር ወደ ካርቦን ዳይኦክሳይድ CO 2 ይቀየራል። የጅምላ ሚዛንን ለመጠበቅ ሁለት የ H 2 O ሞለኪውሎች በግራ በኩል በግራ በኩል ይጨመራሉ, እና አራት H - ions በቀኝ በኩል ይጨምራሉ. የኃይል መሙያ ሚዛኑ የሚጠበቀው ከቀመርው በግራ በኩል አራት ኤሌክትሮኖችን በመቀነስ ነው።

C + 2H 2 O - 4e ® C O 2 + 4H +

ኦክሳይድ ion ነው.ቁጥር 3 - , ወደ መለወጥአይ , የጅምላ ሚዛን በዚህ ጉዳይ ላይ ሁለት ሞለኪውሎች በመጨመር ይሰጣል H2O ወደ እኩልታው በቀኝ በኩል እና አራት H + ions በግራ ጎኑ. በግራ በኩል ያሉት የንጥሎች አጠቃላይ ክፍያ ሶስት ሲደመር እና በቀኝ በኩል ዜሮ ስለሆነ ሶስት ኤሌክትሮኖች በግራ በኩል መጨመር አለባቸው.

ቁጥር 3 - + 4Н + + 3е ® አይ + ኤች 2 ኦ

3. ከዚህ ቀደም የተሰጡትን እና የተቀበሉ ኤሌክትሮኖችን ቁጥሮች በማስተካከል የግማሽ ምላሽ እኩልታዎችን ማጠቃለል፡-

ተመሳሳይ ቃላት ከተቀነሱ በኋላ አንድ ሰው ያገኛል ionic እኩልታ፡-

ZS + 4H + + 4 አይ 3 - ® ZSO 2 + 4 አይ + 2ህ 2 ኦ

4. ionዎችን ወደ ሞለኪውሎች ያጣምሩ እና የመጨረሻውን ያግኙ ሞለኪውላዊ እኩልታምላሽ

3C + 4H NO 3 ® 3CO 2 + 4 አይ + 2H 2 O

የዳግም ምላሾችን እኩልታዎች ለማጠናቀር የታሰቡትን ዘዴዎች በማነፃፀር ሁለቱም ወደ ተመሳሳይ የመጨረሻ ውጤት እንደሚመሩ ልብ ሊባል ይገባል። ይሁን እንጂ የኤሌክትሮን-አዮን እኩልታዎች ዘዴ የበለጠ መረጃ ሰጪ ነው, የሚሠራው በመላምታዊ ሳይሆን በኤሌክትሮላይት መፍትሄዎች ውስጥ በሚገኙ እውነተኛ ions እና ሞለኪውሎች ነው. በተለይም ኤሌክትሮኬሚካላዊ ሂደቶችን በመግለጽ ጠቃሚ ነው.

5.2. ኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓቶች.

ኤሌክትሮዶች እምቅ ችሎታዎች. ኤሌክትሮኬሚካላዊ ሂደቶች የኬሚካላዊ እና የኤሌክትሪክ ኃይልን እርስ በርስ የመቀየር ሂደቶች ይባላሉ. እነዚህ ለውጦች የሚከናወኑት በኤሌክትሮኒካዊ እና ionክ መቆጣጠሪያዎች መካከል ባለው የደረጃ ወሰን ላይ በተከሰቱት የዳግም ምላሾች ውጤት ነው። ከ ionክ መሪ ጋር የተገናኘ የኤሌክትሮኒክስ መሪ ይባላል ኤሌክትሮድስ.

የነቃ ብረት ሳህን ያቀፈ ኤሌክትሮድን ያስቡ - ዚንክ ፣ በዚንክ ሰልፌት የውሃ መፍትሄ ውስጥ የተጠመቀ ፣ ወደ ionዎች የሚለያይ።

ZnSO 4 ↔ Zn 2+ SO 4 2-

በጠፍጣፋው ወለል ላይ በጥሩ ሁኔታ የሚሞሉ ዚንክ cations ፣ ከዋልታ የውሃ ሞለኪውሎች ጋር ባለው መስተጋብር የተነሳ ከጣፋዩ ይለያዩ እና ወደ መፍትሄ ይሂዱ ፣ ኤሌክትሮኖች በብረት ውስጥ ይቀራሉ። ኦክሳይድ ይከሰታል;

Zn 0 – 2e ® Zn 2+

በተመሳሳይ ጊዜ, የተገላቢጦሽ ሂደቱም ይከናወናል-ከመፍትሔው ውስጥ ዚንክ cations በብረቱ ገጽታ ይሳባሉ እና የክሪስታል ጥልፍልፍ አካል ናቸው. መልሶ ማቋቋም በሂደት ላይ

Zn 2+ +2e ® Zn 0

በመፍትሔው ውስጥ ያለው የዚንክ cations ክምችት እየጨመረ በሄደ መጠን ከብረት ውስጥ ionዎች የሚለቀቁበት ፍጥነት ይቀንሳል, እና ወደ ብረት የሚሸጋገሩበት ፍጥነት ይጨምራል. የእነዚህ ሂደቶች መጠኖች እኩል ሲሆኑ፣ በብረት እና በ ions መካከል ያለው የድጋሚ ሚዛን በብረት-ኤሌክትሮላይት በይነገጽ ላይ ይመሰረታል ፣ ይህም እንደ ተለዋዋጭ ቅነሳ ሂደት ለመፃፍ ተስማምተናል ።

የኤሌክትሮኬሚካላዊ ዑደትን በሚመዘግብበት ጊዜ ኦክሳይድ የተደረገው ቅርፅ ከተቀነሰው መስመር ይለያል- Zn +2 / Zn .

ዚንክ ንቁ ብረት ስለሆነ የሂደቱ ሚዛን ወደ ግራ ይቀየራል ፣ ማለትም ፣ ከመመለስ ይልቅ ብዙ ionዎች ወደ መፍትሄ ይሄዳሉ። በውጤቱም, የዚንክ ፕላስቲን አሉታዊ አቅምን ያገኛል (ምስል 5.1 ሀ).

ተመሳሳይ ሂደቶች የሚከሰቱት ዝቅተኛ-አክቲቭ የመዳብ ብረት ሳህን ወደ ionዎች በሚለያይ የመዳብ ሰልፌት መፍትሄ ውስጥ ሲጠመቅ ነው ።

ነገር ግን, በዚህ ሁኔታ ውስጥ, ብረት ወደ መፍትሔው ውስጥ, cations መካከል ቀላል የማይባል ቁጥር ይልካል, በብረት ላይ cations መካከል የዝናብ ሂደት ቀዳሚ ነው, እና ሚዛን ወደ ቀኝ ተቀይሯል.

የመዳብ ኤሌክትሮድ ሲ u 2+ / Cu አዎንታዊ አቅምን ያገኛል (ምስል 5.1.).

ምስል 5.1. የኤሌክትሮል አቅም መከሰት እቅድ

ሀ) ንቁ ብረት; ለ) የማይሰራ ብረት

የኤሌክትሮል እምቅ ፍፁም ዋጋ ሊለካ አይችልም, ስለዚህ, የሚለካው ከማጣቀሻ ኤሌክትሮድ አቅም አንጻር ነው, እሱም ጥቅም ላይ ይውላል. መደበኛ ሃይድሮጂን ኤሌክትሮ (ምስል 5.2).በ 293 ኪ.ሜ የሙቀት መጠን በ 101.3 ኪ.ፒ. ግፊት በሃይድሮጂን ታጥቦ በሃይድሮጂን አየኖች CH + = 1 mol / l ውስጥ ባለው የሰልፈሪክ አሲድ የውሃ መፍትሄ ውስጥ የፕላቲኒየም ሳህን ነው።

ፕላቲኒየም ሃይድሮጅንን እና በድንበሩ ላይ የማጣበቅ ችሎታ አለው

ምስል 5.2. የሃይድሮጂን ኤሌክትሮል እቅድ

ደረጃ መለያየት ፣ በሞለኪውሎች እና በሃይድሮጂን ions መካከል ሚዛን ይመሰረታል-

2Н + + 2е ↔ Н 2

ተጓዳኝ የኤሌክትሮል አቅም በሁኔታዊ ሁኔታ እንደ ዜሮ ይወሰዳል፣ E 0 2H +/H2 = 0።

የብረታ ብረት መደበኛ ኤሌክትሮይድ አቅም በአንድ የተወሰነ ብረት መካከል ባለው የጨው መፍትሄ ከብረት አየኖች C M ክምችት ጋር በተጠመቀ መካከል ያለው እምቅ ልዩነት ነው። n + \u003d 1 ሞል / ሊ በ 293 ኪ.ሜ የሙቀት መጠን እና መደበኛ ሃይድሮጂን ኤሌክትሮድ.

መደበኛ ኤሌክትሮ አቅም የአንድ ሥርዓት ዳግም እንቅስቃሴ መለኪያ ነው።

ከ የመደበኛ ኤሌክትሮዶች እምቅ ዋጋ መጨመር, የስርዓቱን የመቀነስ እንቅስቃሴ ይቀንሳል እና ኦክሳይድ- እያደገ ነው.

ስለዚህ የብረታ ብረት መደበኛ ኤሌክትሮዶች እምቅ ዋጋ በመጨመር የአተሞቻቸው እንቅስቃሴ እየቀነሰ ይሄዳል እና የ ion ኦክሳይድ እንቅስቃሴ ይጨምራል።

የግማሽ ምላሾችን የኤሌክትሮዶች አቅም ማነፃፀር ስለ ዳግመኛ ሂደት አቅጣጫ መደምደሚያ ላይ ለመድረስ ያስችላል.

የዚንክ ሳህን ወደ ionዎች በሚለያይ የመዳብ ሰልፌት መፍትሄ ውስጥ ሲጠመቅ የሚፈጠረውን ሁለገብ የድጋሚ ምላሽ እንመልከት (ምስል 5.3 ሀ)

CuSO 4 ↔ Cu 2++ SO 4 2-

የዚንክ እና የመዳብ ኤሌክትሮዶች አቅም የሚከተሉት እሴቶች አሏቸው።

Zn 2+ + 2e ↔ Zn 0; ኢ 0 \u003d - 0.76 ለ

Cu 2+ + 2 e ↔ ኩ 0; ኢ 0 \u003d +0.34 ቪ

እንደሚታየው, ለሁለተኛው ስርዓት መደበኛ ኤሌክትሮድስ እምቅ ከመጀመሪያው ከፍ ያለ ነው. በውጤቱም, በሚገናኙበት ጊዜ, ሁለተኛው ስርዓት እንደ ኦክሳይድ ወኪል, የመጀመሪያው - እንደ ቅነሳ ወኪል ሆኖ ይሠራል. በሌላ አነጋገር ሁለተኛው ምላሽ ከግራ ወደ ቀኝ ይሄዳል እና የመጀመሪያው - በተቃራኒው አቅጣጫ ማለትም ዚንክ ኤሌክትሮኖችን ለመዳብ አየኖች ይለግሳል, ስለዚህም መዳብን ከጨው መፍትሄ ያስወግዳል (ምስል 5.3 ሀ):

የኤሌክትሮል አቅም የሚነሳው በብረት እና በጨው መፍትሄ መካከል ባለው የ ions ልውውጥ ምክንያት ብቻ አይደለም. ማንኛውም የድጋሚ ግማሽ ምላሽ በተወሰነ የኤሌክትሮል አቅም እሴት ተለይቶ ይታወቃል፣ ለምሳሌ፡-

CO 2 + 4H + + 4e ↔ C + 2H 2 O; ኢ ° = +0.21ለ፣

ቁጥር 3 - + 4Н + + 3 e ↔ አይ + 2 ሸ 2; ኢ ° = +0.96 B

በዚህ ሁኔታ, የኦክሳይድ ባህሪያት ለ ion ይበልጥ ግልጽ ናቸውቁጥር 3 - , ስለዚህ ይህ ion ካርቦን ኦክሳይድ ያደርገዋል, ወደ ናይትሪክ ኦክሳይድ ይቀንሳልአይ (5.1 ይመልከቱ)።

የኤሌክትሮል አቅም ዋጋ ቋሚ አይደለም, በበርካታ ምክንያቶች ላይ የተመሰረተ ነው, በተለይም በኦክሳይድ እና በተቀነሰ የንጥረ ነገሮች ሬሾ ላይ. ይህ ጥገኝነት ይገለጻል የኔርነስት እኩልታ፣በመደበኛ የሙቀት መጠን 293 ኪ.

(5.1),

የት፡ E - በተሰጡት የኦክሳይድ መጠን C ok እና የተቀነሰ C የእቃውን መልሰው መመለስ ፣ ሞል / ሊ ፣

E ° - መደበኛ ኤሌክትሮድስ እምቅ,

n የተላለፉ ኤሌክትሮኖች ብዛት ነው.

በጨው መፍትሄዎች ውስጥ ለብረት ኤሌክትሮዶች, የተቀነሰው ቅፅ የብረት አተሞች ናቸው, ትኩረታቸው ቋሚ እሴት C ነው M = const . በዚህ አጋጣሚ የኔርነስት እኩልታ ቅጹን ይወስዳል፡-

(5.2)

የት፡

ሲ m + n - የብረት ionዎች ትኩረት, ሞል / ሊ;

n የ ion ክፍያ ነው.

የኤሌክትሪክ ፍሰት ኬሚካላዊ ምንጮች. በተገመቱት ስርዓቶች ውስጥ ኤሌክትሮኖች ከሚቀነሰው ኤጀንት ወደ ኦክሳይድ ኤጀንት የሚደረገው ሽግግር በተዘበራረቀ ሁኔታ ይከናወናል ፣ በዚህም ምክንያት የኬሚካል ኃይል ወደ የሙቀት ኃይል ይቀየራል።

ይሁን እንጂ የኦክሳይድ እና የመቀነስ ሂደቶችን በቦታ በመከፋፈል የኤሌክትሮኖች ቀጥተኛ እንቅስቃሴን ለማግኘት - የኤሌክትሪክ ጅረት ማግኘት ይቻላል. የ redox ምላሽ ኬሚካላዊ ኃይል ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የሚቀየርበት መሣሪያ የኬሚካል ወቅታዊ ምንጭ ወይም ጋላቫኒክ ሴል ይባላል።

ምስል 5.3. የተለያዩ የመልሶ ማቋቋም ሂደቶች;

a - በቦታ ያልተከፋፈለ; ሐ - በቦታ ተለያይቷል።

ምስል 5.3 የዚንክ እና የመዳብ ኤሌክትሮዶችን ያካተተ የዳንኤል-ጃኮቢ ጋላቫኒክ ሴል ስእል ያሳያል። መፍትሄዎች በኤሌክትሮላይት ድልድይ - በኤሌክትሮላይት መፍትሄ የተሞላ ቱቦ, ለምሳሌ ፖታስየም ክሎራይድ. ኤሌክትሮዶች በጭነቱ ውስጥ አጭር ሲሆኑ, የዚንክ ኤሌክትሮድ ከ ions መለቀቅ ጋር የኦክሳይድ ሂደትን ያካሂዳል. Zn2+ መፍትሄ; የተለቀቁት ኤሌክትሮኖች በውጫዊ ዑደት ውስጥ ወደ መዳብ ኤሌክትሮድ ውስጥ ያልፋሉ, ሲ ions ይቀንሳል u+2 ከመዳብ ሰልፌት መፍትሄ የሚመጣው.

የኦክሳይድ ሂደቱ የሚካሄድበት ኤሌክትሮድ (አኖድ) ይባላል, የመቀነስ ሂደት የሚከናወነው ኤሌክትሮል ካቶድ ይባላል. በመዳብ-ዚንክ ሴል ውስጥ, የዚንክ ኤሌክትሮድ አኖድ ነው, እና የመዳብ ኤሌክትሮል ካቶድ ነው. ንጥረ ነገሩ በሚሠራበት ጊዜ የዚንክ አኖድ ቀስ በቀስ ይሟሟል, እና መዳብ በመዳብ ካቶድ ላይ ይቀመጣል. ስለዚህ, የዚንክ ኤሌክትሮል ንቁ ነው, ቁሱ በቀጥታ በእንደገና ሂደት ውስጥ ይሳተፋል. የመዳብ ኤሌትሮድ እንደ ኤሌክትሮን መሪ ተገብሮ ሚና ይጫወታል ፣ ቁሱ በእንደገና ሂደት ውስጥ አይሳተፍም።

በኤሌክትሮዶች ላይ የሚከሰተው የመድገም ሂደት የ ion ን ሚዛን በመፍትሔዎች ውስጥ ይረብሸዋል - በመዳብ ኤሌክትሮድ ላይ ከመጠን በላይ ions ይፈጠራሉ.ሶ 4 2- , በዚንክ - የእነሱ እጥረት. በውጤቱም, የ ions እንቅስቃሴ በውስጣዊ ዑደት ውስጥ ይከሰታልሶ 4 2- ከመዳብ ሰልፌት መፍትሄ ወደ ዚንክ ሰልፌት መፍትሄ.

የዚህ ንጥረ ነገር ኤሌክትሮኬሚካላዊ እቅድ እንደሚከተለው ሊፃፍ ይችላል-

አንድ ቋሚ አሞሌ በኤሌክትሮኒካዊ እና ionክ መቆጣጠሪያዎች መካከል ያለውን ድንበር የሚያመለክት ሲሆን, ሁለት ቋሚ አሞሌዎች በሁለት ionክ መቆጣጠሪያዎች መካከል ያለውን ድንበር ያመለክታሉ.

የአንድ ኤለመንት ኤሌክትሮሞቲቭ ሃይል (EMF) በመደበኛ ion ውህዶች (1 ሞል/ሊ) በመደበኛ ካቶድ እና አኖድ አቅም መካከል ባለው ልዩነት ሊሰላ ይችላል።

ኢኤምኤፍ = ዲ E ° \u003d E 0 ድመት - E 0 an \u003d E 0 C u 2 +/ C u - E 0 Zn 2 +/ Zn \u003d +0.34 - (- 0.76) \u003d 1.1 B.

የ ion ውህዶች ከመደበኛዎቹ የሚለያዩ ከሆነ የኤሌክትሮዶችን እምቅ አቅም በቀመር 5.2 በመጠቀም ማስላት እና ከዚያም ልዩነታቸውን መውሰድ ያስፈልጋል።

በመርህ ደረጃ, የኦክሳይድ እና የመቀነስ ሂደቶች በየቦታው ተለያይተው እስካልሆኑ ድረስ, ማንኛውም redox ምላሽ የኤሌክትሪክ ኃይል ለማመንጨት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል. የኤሌክትሮዶች ንቁ ቁሳቁሶች ብረቶች ብቻ ሳይሆን ብረት ያልሆኑ, እንዲሁም ኦክሳይድ, ሃይድሮክሳይድ እና ሌሎች ውስብስብ ነገሮች ሊሆኑ ይችላሉ. ስለዚህ የካርቦን ኦክሳይድ በኒትሪክ አሲድ ምላሽ (5.1 ይመልከቱ) ፣ የካርቦን እና የፕላቲኒየም ኤሌክትሮዶች በናይትሪክ አሲድ መፍትሄ ውስጥ ከተጠመቁ እና በብረት መቆጣጠሪያ ከተዘጉ የኤሌክትሪክ ፍሰት ሊገኝ ይችላል። በዚህ ሁኔታ, ንቁ የካርቦን አኖድ ከካርቦን ዳይኦክሳይድ ሲ መፈጠር ጋር ኦክሳይድ ይደረግበታልኦ2 , በፕላቲነም ካቶድ ላይ, የናይትሬት ions እየቀነሱ ነውቁጥር 3 - ወደ ናይትሪክ ኦክሳይድ አይ . የንጥል እቅድ እንደሚከተለው ሊፃፍ ይችላል-

EMF \u003d D E ° \u003d E ° ድመት - E ° እና \u003d E ° አይ 3 - / አይ - ኢ ° CO 2 / ሲ \u003d 0.96 - 0.21 \u003d 0.75ውስጥ

ዲ እሴት ኢ° ከምላሹ መደበኛ ጊብስ ሃይል ጋር ይዛመዳል ( D G °) ጥምርታ፡

D G °=- nF ዲ ኢ ° (5.3)

የት n በምላሹ ጊዜ የሚተላለፉ ኤሌክትሮኖች ብዛት ነው ፣ኤፍ - የፋራዴይ ቁጥር (96500 ሲ).

ቀመር 5.3 በኬሚካል እና በኤሌክትሪክ መካከል ያለውን ግንኙነት ይመሰርታልየኃይል ዓይነቶች. ለታወቀ ዋጋ ይፈቅዳል G ያሰላል ኢ የ galvanic cell እና በተቃራኒው, ለማስላት ኢ ማወቅጂ.

የነዳጅ ንጥረ ነገሮች. የነዳጅ ሴል በነዳጅ አካላት መካከል ባለው የመልሶ ማቋቋም ሂደት ምክንያት የኤሌክትሪክ ኃይል የሚያገኝበት የገሊላቫኒክ ሴል አይነት ነው - ነዳጅ (reductant) እና ኦክሳይድ ፣ ከውጭ ወደ ኤሌክትሮዶች የሚቀርብ። ሃይድሮጅን, ካርቦን ሞኖክሳይድ, ሚቴን, አልኮሆል እንደ ነዳጅ ሊያገለግሉ ይችላሉ, እና ኦክሲጅን, አየር, ሃይድሮጂን ፔርኦክሳይድ እና ሌሎች ንጥረ ነገሮች እንደ ኦክሳይድ ወኪል ሆነው ያገለግላሉ. ስለዚህ በነዳጅ ሴሎች ውስጥ እንደ ሙቀት ሞተሮች በተቃራኒ የነዳጅ ኬሚካላዊ ኃይል በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ይቀየራል, ስለዚህ ውጤታማነታቸው ከሙቀት ሞተሮች ከ 1.5 - 2.0 ከፍ ያለ ነው. በተጨማሪም, አካባቢን በከፍተኛ ሁኔታ ያበላሻሉ.

ምስል 5.4. የሃይድሮጅን-ኦክስጅን የነዳጅ ሕዋስ

በአሁኑ ጊዜ የሃይድሮጅን-ኦክስጅን ነዳጅ ሴል ተግባራዊ ተግባራዊነት አግኝቷል (ምስል 5.4).

ሁለት ባለ ቀዳዳ ብረት ወይም የካርቦን ኤሌክትሮዶች ከካታላይት ተጨማሪዎች ጋር ይዟል። ከ40-85% የፖታስየም ሃይድሮክሳይድ መፍትሄ እንደ ኤሌክትሮላይት ጥቅም ላይ ይውላል። የንጥሉ ኤሌክትሮኬሚካላዊ እቅድ;

ለኤሌክትሮዶች የሚቀርበው ጋዝ ሃይድሮጅን እና ኦክሲጅን በኤሌክትሮዶች በኩል ወደ ኤሌክትሮላይት አቅጣጫ ይሰራጫሉ, በቀዳዳዎቹ ወለል ላይ ይጣበቃሉ እና በአነቃቂው ይንቀሳቀሳሉ. ይህ በአኖድ እና በካቶድ ውስጥ የኦክስጂን ቅነሳ ላይ የሃይድሮጂን ኦክሳይድ ሂደቶችን ያመቻቻል እና ያፋጥናል፡

ሸ 2 + 2 ኦህ - - 2е ® 2 ሸ 2 ኦ

1/2O 2 + H 2 O + 2e ® 2OH -

አጠቃላይ ምላሽ እኩልታ፡-

H 2 + 1 / 2O 2 ® H 2 O

የምላሽ ምርቱ, የእንፋሎት ውሃ, በሃይድሮጂን ጅረት ይወገዳል, ከውሃ ከተለየ በኋላ, ወደ ስርዓቱ ተመልሶ ይመለሳል. ስለዚህ በኦክስጅን ውስጥ የሃይድሮጅን "ቀዝቃዛ ማቃጠል" በኤሌክትሪክ መልክ ከኃይል መለቀቅ ጋር ይካሄዳል.

ባትሪዎች.በ galvanic cells ውስጥ በሚሰሩበት ጊዜ የሚከሰቱት የመልሶ ማቋቋም ሂደቶች የማይመለሱ ወይም የማይመለሱ ሊሆኑ ይችላሉ. በዚህ መሠረት የኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች ነጠላ እና በርካታ ድርጊቶች ሊሆኑ ይችላሉ. እንደገና ጥቅም ላይ ሊውሉ የሚችሉ የጋልቫኒክ ሴሎች ባትሪዎች ይባላሉ.ባትሪው አሁን ባለው የምንጭ ሞድ ውስጥ ሲሰራ፣ የድጋሚ ሂደት በድንገት ይቀጥላል፣ ይህም የኬሚካላዊ ኢነርጂ ወደ ኤሌክትሪክ ሃይል እንዲቀየር ያደርጋል (የምላሹ የጊብስ ኢነርጂ አሉታዊ ነው።ዲ ጂ <0). Химический состав электродов при этом меняется, аккумулятор разряжается. Обратная реакция самопроизвольно не идет (ዲ ጂ >0) ነገር ግን, የተለቀቀው ባትሪ ከውጭ የአሁኑ ምንጭ ሊሞላ ይችላል, የቮልቴጅ መጠን ከሴሉ EMF ይበልጣል. በዚህ ሁኔታ የኤሌክትሪክ ኃይልን ወደ ኬሚካላዊ ኃይል የመቀየር ሂደት ይከናወናል, እና የኤሌክትሮል ንጥረ ነገር እንደገና ይታደሳል.

አንድ ጅረት በኤሌክትሮላይት ውስጥ በሚያልፍበት ጊዜ የሚፈጠረው የድጋሚ ሂደት ኤሌክትሮይዚስ ይባላል.

በኤሌክትሮላይዜስ ምክንያት, ባትሪው እንደ የአሁኑ ምንጭ ሆኖ እንደገና ሊሠራ ይችላል. የኃይል መሙያ ዑደቶች ብዛት ብዙ መቶ ሊደርስ ይችላል. በአቪዬሽን ውስጥ የእርሳስ, የብር-ዚንክ እና የካድሚየም-ኒኬል ባትሪዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ.

እርሳስ (አሲድ) ባትሪ በተሞላው ሁኔታ ከኤሌክትሮኬሚካላዊ ዑደት ጋር ይዛመዳል-

አሁን ባለው የምንጭ ሁነታ, በሚለቀቅበት ጊዜ, እርሳስ በአሉታዊ ኤሌክትሮዶች ላይ ኦክሳይድ ይደረግበታል, እና እርሳስ ዳይኦክሳይድ በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ላይ ይቀንሳል. በሚሞሉበት ጊዜ የተገላቢጦሽ ሂደቶች ይከሰታሉ-በአሉታዊ ኤሌክትሮዶች ላይ - የእርሳስ ሰልፌት ቅነሳ ፣ በአዎንታዊው - ኦክሳይድ።

በተሞላ የእርሳስ ባትሪ ውስጥ, እንደየሱ አይነት, የሰልፈሪክ አሲድ ክምችት ከጅምላ 27 - 30% ነው. በሚወጣበት ጊዜ, ውሃ ወደ ኤሌክትሮላይት ስለሚወጣ, ይቀንሳል. የኤሌክትሮላይት መጠኑም ይቀንሳል. ይህ የኤሌክትሮላይቱን ጥግግት በመለካት የባትሪውን ፍሰት መጠን ለመቆጣጠር ያስችላል።

ካድሚየም ኒኬል ባትሪ በእቅዱ መሠረት የተሰራ:

በአሉታዊው ኤሌክትሮድስ ላይ በሚፈስበት ጊዜሲዲ ኦክሳይድ, በአዎንታዊ መልኩ -ኒ(ኦህ ) 3 በከፊል ወደነበረበት ተመልሷል። በሚሞሉበት ጊዜ ተቃራኒው ሂደቶች ይከናወናሉ-

የኒኬል-ካድሚየም ባትሪዎች በአሠራር ላይ የተረጋጋ ናቸው, አነስተኛ ጥገና የሚያስፈልጋቸው እና ከሊድ-አሲድ ባትሪዎች የበለጠ ረጅም የአገልግሎት ዘመን አላቸው.

የብር-ዚንክ ክምችት በተሞላበት ሁኔታ ከእቅዱ ጋር ይዛመዳል-

በሚሠራበት ጊዜ, የሚቀለበስ ምላሾች ይከሰታሉ: በአሉታዊ ኤሌክትሮዶች ላይ - የዚንክ ኦክሳይድ, አዎንታዊ - የብር ኦክሳይድ መቀነስ;

የብር-ዚንክ ባትሪ ዋነኛው ጠቀሜታ ከፍተኛ የኃይል አቅም ነው; በአንድ ክፍል ክብደት ከታሰቡት የባትሪ ዓይነቶች ከ 4 እስከ 6 እጥፍ የበለጠ ኃይል ይሰጣል።

ብረቶች ዝገት. ዝገት ማለት አንድ ብረት ከአካባቢው ጋር ባለው አካላዊ እና ኬሚካላዊ መስተጋብር ምክንያት መጥፋት ነው. በጣም አደገኛ እና በጣም የተለመደው የብረት ዝገት አይነት ነው ኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት,ብረቶች ከኤሌክትሮላይት መፍትሄዎች ጋር ሲገናኙ የሚከሰተው. በጣም ብዙ ጊዜ, ለምሳሌ, dissimilar ብረት የተሠሩ ክፍሎች ግንኙነት ላይ, የተቋቋመው አጭር-circuited galvanic ሕዋሳት, ሥራ ውጤት ነው.

በዚህ ጉዳይ ላይ የኤሌክትሮላይት ሚና በብረት ንጣፎች ላይ ከከባቢ አየር ውስጥ የውሃ ትነት በሚፈጠርበት ጊዜ በተፈጠረው ስስ እርጥበት ፊልም ሊጫወት ይችላል. ስለዚህ ከመዳብ እና ከብረት የተሰሩ ክፍሎች በውሃ ውስጥ ሲገናኙ የጋለቫኒክ ሴል ይፈጠራል (ምስል 5.5)

ምስል 5.5. የኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት እቅድ

ብረት ፣ የበለጠ ንቁ ብረት ፣ እንደ አኖድ ሆኖ ያገለግላል እና ኦክሳይድን ይይዛል ፣ በመዳብ ካቶድ ላይ ፣ የአየር ኦክስጅን በውሃ ተሳትፎ ይቀንሳል ።

ብረቶችን ከዝገት ለመከላከል የተለያዩ ሽፋኖች ጥቅም ላይ ይውላሉ: ብረት, ብረት, ቀለም እና ቫርኒሽ, ፖሊመር.

ናሙና ራስን መገምገም ጥያቄዎች፡-

1. ምን ዓይነት ምላሾች redox reactions ይባላሉ?

2. የሚቀንስ ኤጀንት ወይም ኦክሳይድ ወኪል ምን ማለት ነው?

3. የኤሌክትሮኒክ እኩልታዎች ዘዴ ምን ማለት ነው?

4. የኤሌክትሮን-አዮን እኩልታዎች ዘዴ ምን ማለት ነው?

5. ኤሌክትሮኬሚካል ምን ዓይነት ሂደቶች ይባላሉ?

6. መደበኛ ሃይድሮጂን ኤሌክትሮድ ምንድን ነው?

7. የአንድ ሥርዓት የድጋሚ እንቅስቃሴ መለኪያ ምንድን ነው?

8. የኔርስት እኩልታ ምን አይነት ጥገኝነት ይገልፃል?

9. ጋላቫኒክ ሴል ምንድን ነው?

10. ካቶድ እና አኖድ ምንድን ነው?

11. በባትሪዎች ውስጥ የዳግም ሂደቶች እንዴት ይከሰታሉ?

12. ኤሌክትሮይዚስ ምንድን ነው?

13. ኤሌክትሮኬሚካል ዝገት ምንድን ነው?

ለርዕስ ቁጥር 5 ተግባራት

የተግባር ቁጥር 5.1.

የኤሌክትሮኒካዊ ሚዛን ዘዴን በመጠቀም ፣ የ redox ምላሾችን እኩልታዎች ያዘጋጁ። ኦክሳይድ ወኪል እና የሚቀንስ ወኪል ይግለጹ፡-

1. NH 3 + O 2 NO + H 2 O

2. HClO 3 ClO 2 + ኤች.ሲ.ኤል.ኦ 4 + ኤች 2 ኦ

3. AgNO 3 Ag + NO 2 + O 2

4. NH 4 NO 2 + H 2 O

5. H 2 O 2 + PbS PbSO 4 + H 2 O

6. (NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + H 2 O

7. Ca 3 (PO 4) 2 + C + SiO 2 CaSiO 3 + P + CO

8. FeS + O 2 Fe 2 O 3 + SO 2

9. N 2 H 2 + O 2 N 2 + H 2 O

10. S + KOH K 2 SO 3 + K 2 S + H 2 O

የተግባር ቁጥር 5.2.

የድጋሚ ምላሾችን እኩልታዎች ያዘጋጁ፡-

1) የኤሌክትሮኒክ ሚዛን ዘዴ;

2) ion-ኤሌክትሮኒክ ዘዴ.

ኦክሳይድ ወኪል እና የሚቀንስ ወኪል ይግለጹ.

1. P + NO 3 H 3 PO 4 + NO 2 + H 2 O

2. Zn + HNO 3 Zn (NO 3) 2 NO 2 + H 2 O

3. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S + H 2 SO 4 S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

4. KMnO 4 + KNO 2 + H 2 O KNO 3 + MnO 2 + KOH

5. FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 O

6. CrCl 3 + H 2 O 2 + NaOH Na 2 CroO 4 + NaCl + H 2 O

7. Cro 3 + KNO 3 + KOH K 2 Cro 4 + KNO 2 + H 2 O

8. PH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 H 3 PO 4 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O

9. ሲ + ናኦህ + ኤች 2 ኦ ናኦ 2 ሲኦ 3 + ኤች 2

10. HCl + KMnO 4 Ci 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O

የተግባር ቁጥር 5.3.

መፍትሄ፡-

የኤሌክትሮል አቅም የሚሰላው በኔርነስት ቀመር ሲሆን ለብረታ ብረት እና ሃይድሮጂን ኤሌክትሮዶች እንደሚከተለው ተጽፏል፡-

ኢ የኤሌክትሮል አቅም ባለበት ፣

n የብረታ ብረት (ሃይድሮጅን) ion ክፍያ ነው.

የብረት ሰልፌት መለያየት እኩልታ፡-

Fe 2 SO 4 2 Fe 3+ +3 SO 4 2-

የ 0.05 mol Fe 2 (SO 4) 3, 0.05 2 = 0.1 mol Fe 3+ ionዎች ሲፈጠሩ ያሳያል.

ስለዚህ ሲ (ፌ 3+)=0.1 ሞል/ል፣ n=3።

ከሠንጠረዥ 3 E 0 (Fe3+/Fe) = -0.04 አለን.

የተግባር ቁጥር 5.4.

የተግባር ቁጥር 5.5.

በውስጡ የተጠመቀው የዚንክ ጨው መፍትሄ 10 ጊዜ ከተቀላቀለ የዚንክ ኤሌክትሮድስ እምቅ አቅም ምን ያህል ይለወጣል.

ችግር ቁጥር 5.6.

የካድሚየም ኤሌክትሮድ በጨው መፍትሄ ውስጥ ያለው አቅም 0.52 ቪ ነው. በመፍትሔው ውስጥ የሲዲ + ionዎችን መጠን ያሰሉ.

የተግባር ቁጥር 5.7.

የተግባር ቁጥር 5.8.

የሃይድሮጅን ኤሌክትሮክ እምቅ አቅም -100 mV ያለውን የመፍትሄውን ፒኤች ያሰሉ.

የተግባር ቁጥር 5.9.

ምላሽ እኩልታ

ion ትኩረት, С ሞል / ሊ

ፒኤች

MnO 4 - + 8H + + 5 e Mn 2+ + 4H 2 O

ሐ(MnO4-)=C(Mn2+)=1

ClO 3 - + 6H + + 6e Cl - + 3H 2 O

ሐ (ClO 3 -) = ሐ (Cl-) = 0.1

Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e 2Cr 3 ++ 7H 2 O

ሐ (Cr 2 O 7 2-)=ሐ(Cr 3+)=1

PbO 2+ 4H + +2e Pb 2 ++2H 2 O

ሐ (Pb2+)=0.1

መፍትሄ 1፡

የ redox electrode E አቅም Nerst ቀመርን በመጠቀም ይሰላል፡-

የት ኢ 0 መደበኛ electrode እምቅ;

n በምላሹ ውስጥ የሚሳተፉ ኤሌክትሮኖች ብዛት ነው;

C ok ፣ C እነበረበት መልስ - በቅደም ተከተል በኦክሳይድ እና በተቀነሱ ቅርጾች ውስጥ የንጥረ ነገሮች ክምችት ምርቶች።

በዚህ ስርዓት ውስጥ, Mn 4 ions በኦክሳይድ መልክ - እናኤች+ , በተቀነሰው አንድ - Mn 2+ ion እና H 2 O ሞለኪውል 5 ኤሌክትሮኖች በምላሹ ውስጥ ይሳተፋሉ. የውሃው ትኩረት በተጨባጭ ቋሚ ሆኖ ወደ ኢ 0 እሴት ከገባ በኋላ እኛ አለን።

በሰንጠረዥ 3 መሰረት፡ E 0 (MnO 4 - /Mn 2+)=+1.51V.

የቁጥር እሴቶቹን በመተካት በመጨረሻ የሚከተለውን እናገኛለን፡-

የተግባር ቁጥር 5.10.

በጋለቫኒክ ሴል በሚሠራበት ጊዜ የሚከሰቱትን የኤሌክትሮዶች ሂደቶች እኩልታዎችን ይጻፉ. የንጥሉን EMF በተሰጡት ውህዶች, C mol / l ያሰሉ.

የንጥል እቅድ

ኤስ, ሞል/ሊ

Zn/Zn 2+ //Pb 2+/Pb

ሐ (Zn2+)=0.2፣ ሲ (Pb2+)=0.04

Mn/Mn 2+ //Ni 2+ /Ni

C (Mn 2+)=0.1፣ ሲ (Ni 2+)=0.01

ፌ/ፌ 2+ //Cu 2+ /Cu

ሐ (ፌ 2+)=1፣ C (Cu 2+)=0.5

H 2/2H + //አግ +/አግ

C (H+)=0.01፣ C (Ag+)=0.1

ኒ/ኒ 2+ (ሲ 1)//ናይ 2+ (ሲ 2)/ኒ

ሐ 1 (ናይ 2+)=0.1፣ C 2 (ናይ 2+)=0.01

Cu/Cu 2+ //Fe 3+ /Fe 2+

C (Cu 2+)=1፣ C(Fe 3+)=C(Fe 2+)=1

መፍትሄ 1፡

በሰንጠረዥ 3 ላይ ባለው መረጃ ላይ በመመርኮዝ የበለጠ ንቁ የዚንክ ብረት በዚህ ንጥረ ነገር ውስጥ ያለው አኖድ ይሆናል ፣ እና አነስተኛ ገቢር እርሳስ ብረት ካቶድ ይሆናል ብሎ መደምደም ይቻላል።

የአንድ ጋላቫኒክ ሴል ኤሌክትሮሞቲቭ ሃይል በኦክሲዳይዘር (ካቶድ) እና በ reductant (anode) ኤሌክትሮዶች አቅም መካከል ካለው ልዩነት ጋር እኩል ነው።

የ Nerst ቀመርን በመጠቀም፣ እኛ አለን፦

የተግባር ቁጥር 5.11.

በዚህ ምላሽ መደበኛ ሁኔታዎች ውስጥ ድንገተኛ ፍሰት በየትኛው አቅጣጫ እንደሚሄድ ይወስኑ። የምላሹን ተመጣጣኝ ቋሚ እሴት ያሰሉ.

ምላሽ እኩልታ

2С l - + 2ፌ 3+ 2ፌ 2++Cl 2

H 2 O 2 + HClO H + Cl + O 2 + H 2 O

5H 2 O 2 +H + +2IO 3 I 2 +5O 2 +6H 2 O

Sn4+ +2I - Sn2+ +I2

Sn4++H2S Sn2++S+2H+

H 2 S + 4H 2 O 2 2H ++ SO4 2- + 4H 2 O

መፍትሄ 1፡

የድጋሚ ምላሽን አቅጣጫ ለመወሰን ከደብል ኦክሲዳይዘር እና ከሚቀንስ ወኪል የተሰራውን የጋለቫኒክ ሴል EMF ማግኘት አስፈላጊ ነው.

የት E 0 ok, E 0 እነበረበት መልስ - የኦክሳይድ ወኪል እና የመቀነስ መደበኛ እምቅ ችሎታዎች.

በዚህ ሁኔታ ውስጥ የጊብስ ኢነርጂ ለውጥ አሉታዊ እሴት ስለሆነ ለዚህ ምላሽ መስጠት ይቻላል.

የት n በምላሹ ውስጥ የሚሳተፉ ኤሌክትሮኖች ብዛት ነው;

ኤፍ - የፋራዴይ ቁጥር, ከ 96480 C / mol ጋር እኩል ነው.

በምላሹ፣ የጊብስ ኢነርጂ ለውጥ በግንኙነቱ ከሚዛመደው ቋሚ ጋር ይዛመዳል፡-

በዚህም ምክንያት እ.ኤ.አ.

የት

, .

መደበኛ ኤሌክትሮዶች እምቅ እኩል ናቸው (ሠንጠረዥ 3 ይመልከቱ)

Cl2 + 2e 2Cl - E 0 (Cl 2 / 2Cl -) \u003d 1.36 ለ

ፌ 3++ ኢ ፌ 2+ ኢ 0 (ፌ 3+ / ፌ 2+ = 0.77 B

ከ E 0 (C l 2/2C l)> E 0 (ፌ 3+ / ፌ 2+ ) ክሎሪን እንደ ኦክሳይድ ወኪል፣ እና Fe 2+ ion እንደ ቅነሳ ወኪል ሆኖ ያገለግላል።

የኤሌክትሮድ ሂደት እኩልታዎች;

የማጠቃለያ ቀመር፡

Cl 2+ 2Fe 2+ 2 Cl - + Fe 3+

ስለዚህ, ከግምት ውስጥ ያለው ምላሽ ከቀኝ ወደ ግራ ይቀጥላል.

K=10 20

የተግባር ቁጥር 5.12.

የፕላቲኒየም ሽቦ በአንድ ጊዜ ሁለት ጨዎችን A እና B ከ C A እና C B, mol/l በተሰጠው ፒኤች እሴት ውስጥ ባለው የውሃ መፍትሄ ውስጥ በማጥለቅ የተገኘውን ሬዶክስ ኤሌክትሮድስ እምቅ አቅም አስላ።

ኤስ.ኤ

ኤም ቢ

ፒኤች

ና 2 cr 2 O 7

Cr2(SO4)3

0,2

ናክሎ 2

NaClO

0,1

0,3

KClO 4

NaClO3

0,2

0,3

ና2SO4

K2SO3

0,05

0,08

CrCl 3

CrCl2

0,2

0,8

ናኖ 3

ናኖ 2

0,01

0,09

ና 2 ኤስ 2 ኦ 8

ና2SO4

0,1

0,2

KMnO 4

K2MnO 4

0,3

0,6

ፌ 2 (SO 4) 3

FeSO4

ሴ(SO4)2

ሴ 2 (SO 4) 3

0,002

0,001

0,5

መፍትሄ 1፡

ሁለቱንም ኦክሲዳይድድ እና የተቀነሰ ተመሳሳይ ንጥረ ነገር (በዚህ ጉዳይ ላይ ክሮሚየም) የያዘው መፍትሄ ሪዶክስ ሲስተም ይባላል። በአጠቃላይ፣ ለ redox electrode የዳግም ምላሽ እኩልታ የሚከተለው ነው፡-

ኦ+ቀይ,

የትnበምላሹ ውስጥ የሚሳተፉ ኤሌክትሮኖች ብዛት እና ኦክስ እናቀይ- የንጥሉ ኦክሳይድ እና የተቀነሰ ቅርጽ. የእንደዚህ አይነት የኤሌክትሮል አቅም ዋጋን ለመወሰን አንድ ሰው የ Nerst እኩልታ መጠቀም አለበት-

በመደበኛነት, በዚህ ሁኔታ, በኤሌክትሮል ሂደት ውስጥ ያለው የኦክሳይድ ሁኔታ ክሮሚየም ይለውጣል

Cr 6+ + 3 ኢክአር 3+ ,

ማለትም ኦክሳይድ የተደረገው ቅርጽ ይሆናልCr 6+ - ቅጽ የያዘ ፣ ግን ይህ ማለት በ Nerst ቀመር ውስጥ ሎጋሪዝምን በመጠቀም የእንቅስቃሴውን ዋጋ መፃፍ ይቻላል ማለት አይደለም ።Cr 6+ . ይህ የሆነበት ምክንያት ቅንጣቱ በራሱ ምክንያት ነውአር 6+ በውሃ መፍትሄ ውስጥ የለም, እሱ ይበልጥ የተወሳሰበ ቅንጣት አካል ነውCr 2 ኦ 7 2- , ስለዚህ የእንቅስቃሴ ጽንሰ-ሐሳብ, ማለትም, የማይገኙ ቅንጣቶች ግልጽ ትኩረትCr 6+ ትርጉም የለሽ። የንጥረ ነገሮችን እንቅስቃሴ (ወይም ትኩረትን) መወሰን ይችላል።Cr 2 ኦ 7 2- , ነገር ግን ከዚያ የኤሌክትሮል ሂደቱ እኩልነት በንጥሎች ተሳትፎ መፃፍ አለበትCr 2 ኦ 7 2-

Cr 2 ኦ 7 2- +…. Cr 3+ +…,

ሆኖም ግን በዚህ ሁኔታ ኦክሲጅን በግራ በኩል ይገኛል, ነገር ግን በቀኝ በኩል አይደለም, ስለዚህ O 2- የያዙ ቅንጣቶችን ወደ ቀኝ በኩል መጨመር አስፈላጊ ነው. በውሃ መፍትሄ ውስጥ ምንም O 2- ions የሉም, ነገር ግን በዚህ የኦክሳይድ መጠን ያለው ኦክስጅን የ H 2 O ሞለኪውሎች ወይም OH - ions አካል ነው. በሁኔታዎች አከባቢው አሲድ ስለሆነ (pH<7), концентрация ионов ОН - в этом растворе крайне мала, значит следует записывать электродный процесс на с участием этих ионов, а с участием молекул Н 2 О

Cr 2 ኦ 7 2- + 14Н+ + 6е 2Сአር 3+ + 7 ኤች 2 ኦ

ስለዚህ, በኤሌክትሮል ሂደት ውስጥ, ከ ions በተጨማሪCr 2 ኦ 7 2- እና ሲአር 3+ ኤች + ionዎችም ይሳተፋሉ, ስለዚህ ትኩረታቸው የኤሌክትሮል አቅም መጠን ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል, ማለትም

እንደ ሁኔታው የ K 2 ትኩረትCr 2 ኦ 7 እናCr 2 (ሶ 4 ) 3 በቅደም ተከተል 0.1 እና 0.2 ሞል / ሊ ናቸው. እነዚህ ጨዎች ጠንካራ ኤሌክትሮላይቶች ስለሆኑ, ማለትም, በመፍትሔው ውስጥ ሙሉ በሙሉ ይከፋፈላሉ, የ ions ትኩረትCr 2 ኦ 7 2- እናCr 3+ 0.1 እና 0.4 ሞል / ሊ ይሆናል. በ pH = 2 ፣ የ H + ions ትኩረት C (H +) \u003d 10 -pH \u003d 10 -2 ነው ፣ ከዚህ:

ቁልፍ ጽንሰ-ሐሳቦች:

· የኦክሳይድ ምላሽ;

· የማገገሚያ ምላሽ;

· ኦክሲዳይዘር;

· የሚቀንስ ወኪል;

· redox ምላሽ እኩልታ;

· ኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓት;

· መደበኛ ሃይድሮጂን ኤሌክትሮድ;

· መደበኛ ኤሌክትሮክ እምቅ;

· የኬሚካል ወቅታዊ ምንጭ;

· ካቶድ;

· anode;

· የነዳጅ ሴል;

· ባትሪ;

· ኤሌክትሮይሲስ;

· ዝገት.

የአንቀጹን ርዕስ የቱንም ያህል ቢቀርጹ፣ አሁንም ትክክል ይሆናል። ኬሚስትሪ እና ጉልበት በባትሪ ዲዛይን ውስጥ አንድ ላይ ተያይዘዋል.

የእርሳስ-አሲድ ባትሪዎች በቻርጅ መሙያ ሁነታዎች ውስጥ ለበርካታ አመታት ሊሰሩ ይችላሉ. እነሱ በፍጥነት ይሞላሉ እና የተከማቸ ሃይል በፍጥነት ይለቃሉ. የእነዚህ ሜታሞርፎሶች ሚስጥር በኬሚስትሪ ውስጥ ነው, ምክንያቱም ኤሌክትሪክን ለመለወጥ የምትረዳው እሷ ነች, ግን እንዴት?

በባትሪ ውስጥ ያለው የኃይል ለውጥ "ምስጢር" የሚቀርበው በሪኤጀንቶች ስብስብ ነው, ከእነዚህም መካከል ኦክሳይድ ኤጀንት እና በኤሌክትሮላይት በኩል መስተጋብር የሚቀንስ ወኪል አለ. የሚቀንስ ወኪሉ (ስፖንጊ እርሳስ ፒቢ) አሉታዊ ክፍያ አለው። በኬሚካላዊ ምላሽ ጊዜ, ኦክሳይድ ይሠራል, እና ኤሌክትሮኖች ወደ ኦክሳይድ ኤጀንት ይጓዛሉ, ይህም አዎንታዊ ክፍያ አለው. የኦክሳይድ ወኪል (ሊድ ዳይኦክሳይድ PbO2) ይቀንሳል, ውጤቱም የኤሌክትሪክ ፍሰት ነው.

ኤሌክትሮላይት ደካማ የአሁኑን መሪ የሆነ ፈሳሽ ነው, ነገር ግን ለ ions ጥሩ መሪ ነው. ይህ የሰልፈሪክ አሲድ (H2SO4) የውሃ መፍትሄ ነው። በኬሚካላዊ ምላሽ, ከትምህርት ቤት ሁሉም ሰው የሚያውቀው ሂደት ይከናወናል - ኤሌክትሮይቲክ መከፋፈል.

በምላሹ ጊዜ, - በአዎንታዊ የተሞሉ ionዎች (H+) ወደ አወንታዊ ኤሌክትሮዶች ይላካሉ, እና በአሉታዊ መልኩ ions (SO42-) ወደ አሉታዊ. ባትሪው ሲወጣ, ከዚያም ከሚቀነሰው ኤጀንት (ስፖንጅ እርሳስ), በኤሌክትሮላይት በኩል ወደ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ, አወንታዊ ክፍያ Pb2 + ያላቸው ions ይላካሉ.

ባለአራት እርሳሶች (Pb4+) ወደ ዳይቫልንት ions (Pb4+) ይለወጣሉ። ሆኖም, ይህ ሁሉም ኬሚካላዊ ግብረመልሶች አይደሉም. በአሉታዊ ክፍያ (SO42-) የአሲድ ቅሪቶች አየኖች በአዎንታዊ ቻርጅ የተደረገ የእርሳስ ions (Pb2+) ሲዋሃዱ በሁለቱም ኤሌክትሮዶች ላይ የእርሳስ ሰልፌት (PbSO4) ይፈጠራሉ። ግን ይህ ቀድሞውኑ ለባትሪው መጥፎ ነው። ሰልፌሽን የባትሪ ዕድሜን ያሳጥራል እና በጊዜ ሂደት ሊከማች ይችላል ይህም ወደ ባትሪ ውድቀት ይመራዋል። በተለመደው የእርሳስ-አሲድ ባትሪዎች ውስጥ ያለው የኬሚካላዊ ግብረመልሶች የጎንዮሽ ጉዳት ጋዞች ናቸው.

ባትሪው ሲሞላ ምን ይሆናል?

ኤሌክትሮኖች በአሉታዊ ክፍያ ወደ ኤሌክትሮል ይላካሉ, እዚያም ተግባራቸውን ያከናውናሉ - የእርሳስ ionዎችን (Pb2+) ያጠፋሉ. በባትሪ ውስጥ የሚከሰቱ ኬሚካዊ ግብረመልሶች በሚከተለው ቀመር ሊገለጹ ይችላሉ፡

የኤሌክትሮላይት መጠኑ እና በባትሪው ውስጥ ያለው ደረጃ የሚወሰነው ባትሪው እንደተሞላ ወይም እንደተለቀቀ ነው። በኤሌክትሮላይት ጥግግት ላይ ያሉ ለውጦች በሚከተለው ቀመር ሊገለጹ ይችላሉ፡

እንደ መቶኛ የሚለካው የባትሪ መፍሰሻ መጠን ሲፒ. የኤሌክትሮላይት መጠኑ ሙሉ በሙሉ ሲሞላ Rz ነው። የኤሌክትሮላይት እፍጋት ሙሉ በሙሉ በሚወጣበት ጊዜ - Pр.

መለኪያዎች የሚሠሩበት መደበኛ የሙቀት መጠን + 25 ° ሴ ነው ፣ በሙቀት መጠን መሠረት የኤሌክትሮላይት መጠኑ + 25 ° ሴ ፣ g / cm3 - P25 ነው።
በኬሚካላዊ ምላሽ ጊዜ, አዎንታዊ ኤሌክትሮዶች ከአሉታዊ ኤሌክትሮዶች 1.6 እጥፍ የበለጠ አሲድ ይጠቀማሉ. ባትሪው ሲወጣ, የኤሌክትሮላይት መጠን ይጨምራል, እና ሲሞሉ, በተቃራኒው, ይቀንሳል.
በዚህ መንገድ በኬሚካላዊ ግብረመልሶች እርዳታ ባትሪው ይቀበላል ከዚያም የኤሌክትሪክ ኃይል ይሰጣል.

የብረት ዚንክ በመዳብ ሰልፌት መፍትሄ ውስጥ ሲቀመጥ ፣ የመልሶ ማቋቋም ምላሽ ይከሰታል

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2++ Cu (t)

ሁለቱም የግማሽ ምላሾች (መቀነስ እና ኦክሳይድ) የዚንክ መፍትሄ ጋር በሚገናኙበት ጊዜ በአንድ ጊዜ ይከሰታሉ. ዚንክ በሂደቱ ውስጥ ኦክሲጅን በመፍጠር ሁለት ኤሌክትሮኖችን ወደ መዳብ ካቴሽን ይለግሳል.

ተቃራኒውን ካደረጉ እና የብረት መዳብ በዚንክ ሰልፌት መፍትሄ ውስጥ ካስቀመጡ ምንም ነገር አይከሰትም. የብረታ ብረት እንቅስቃሴን ይገንዘቡ! ዚንክ ከመዳብ የበለጠ ንቁ ነው - ኤሌክትሮኖችን በቀላሉ ይለግሳል።

ከላይ በተገለጸው ምሳሌ ውስጥ ሁለቱም የግማሽ ምላሾች የተከሰቱት በአንድ ቦታ ነው። የመቀነስ እና ኦክሳይድ የግማሽ ምላሾችን ብንለየው ምን ይሆናል? በዚህ ሁኔታ ኤሌክትሮኖች ከሚቀነሰው ኤጀንት ወደ ኦክሳይድ ወኪል በውጫዊ ዑደት ውስጥ ያልፋሉ ፣ ይህም እንደ ኤሌክትሪክ ፍሰት መሪ ሆኖ ያገለግላል። አዎ ፣ አዎ - የኤሌክትሮኖች ቀጥተኛ ፍሰት የኤሌክትሪክ ፍሰት እንጂ ሌላ አይደለም።

የኬሚካላዊ ምላሾችን ኃይል ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የሚቀይር መሳሪያ ይባላል galvanic ሕዋሳት, ወይም, በቀላል ቃላት, - የኤሌክትሪክ ባትሪዎች.

የመዳብ ሰሃን (አሉታዊ ኤሌክትሮድ - አኖድ) ከመዳብ ሰልፌት ጋር ባለው መያዣ ውስጥ ይጠመቃል.

የዚንክ ሰሃን (አዎንታዊ ኤሌክትሮድ - ካቶድ) - በዚንክ ሰልፌት መፍትሄ ውስጥ.

ሳህኖቹ በብረት መሪ እርስ በርስ የተያያዙ ናቸው. ነገር ግን በወረዳው ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት እንዲታይ, መያዣዎችን በጨው ድልድይ (በተከማቸ ሳላይን የተሞላ ቱቦ) ማገናኘት አስፈላጊ ነው. የጨው ድልድይ ionዎችን ከአንድ ኮንቴይነር ወደ ሌላ ለማንቀሳቀስ ያስችላል, መፍትሄዎች በኤሌክትሪክ ገለልተኛ ሆነው ይቆያሉ. ስርዓቱ ምን እየሆነ ነው?

ዚንክ ኦክሳይድ ነው፡ ዚንክ አተሞች ወደ ionነት ይለወጣሉ እና ወደ መፍትሄ ይሄዳሉ። የተለቀቁት ኤሌክትሮኖች ከውጪው ዑደት ጋር ወደ መዳብ ኤሌክትሮድ ይንቀሳቀሳሉ, የመዳብ ions ይቀንሳል. እዚህ የሚመጡ ኤሌክትሮኖች ከመዳብ ions ጋር ይጣመራሉ መፍትሄውን ይተዋል. በዚህ ሁኔታ የመዳብ አተሞች ይፈጠራሉ, እነሱም በብረት መልክ ይለቀቃሉ. የጨው ድልድይ ማያያዣዎች ያወጡትን የመዳብ ions ለመተካት ወደ መዳብ ኤሌክትሮድ ዕቃ ውስጥ ይንቀሳቀሳሉ. የጨው ድልድይ አኒዮኖች ወደ ዚንክ ኤሌክትሮድ ዕቃ ውስጥ ይንቀሳቀሳሉ, ይህም በተፈጠረው የዚንክ ካንሰሮች በኤሌክትሪክ ገለልተኛ መፍትሄን ለመጠበቅ ይረዳል.

በእንደዚህ አይነት ስርዓት ውስጥ ያለው እምቅ ልዩነት (ቮልቴጅ) የበለጠ ይሆናል, በእንቅስቃሴው ተከታታይ ውስጥ ብረቶች እርስ በእርሳቸው ይርቃሉ.

2. ደረቅ አካል

የቤት ውስጥ የኤሌክትሪክ ባትሪዎች የሚከተሉትን ያካተተ ደረቅ ሕዋስ ይጠቀማሉ:

የዚንክ መያዣ (anode);
በግራፍ ዘንግ (ካቶድ) አካል ውስጥ ይገኛል.

በትሩ በማንጋኒዝ ኦክሳይድ እና በካርቦን ጥቁር ሽፋን የተከበበ ሲሆን የአሞኒየም ክሎራይድ እና የዚንክ ክሎራይድ ንብርብር እንደ ኤሌክትሮላይት ጥቅም ላይ ይውላል. በውጤቱም, የሚከተሉት ግብረመልሶች ይከሰታሉ.

የኦክሳይድ ምላሽ፡ Zn (t) → Zn 2++ e -
የመልሶ ማግኛ ምላሽ; 2MnO 2 (t) + 2NH 4 + + 2e - → Mn 2 O 3 (t) + 2NH 3 (መፍትሔ) + H 2 O (l)

የአልካላይን ደረቅ ሴል ከአሲድ አሚዮኒየም ክሎራይድ ይልቅ አልካላይን ፖታስየም ሃይድሮክሳይድ እንደ ኤሌክትሮይክ ይጠቀማል, ይህም የሕዋስ አገልግሎትን ይጨምራል, ምክንያቱም ሰውነት በፍጥነት አይበላሽም.

የጋላቫኒክ ህዋሶች ዋነኛው ኪሳራ ኤሌክትሪክ የሚመረተው አንዱ ሪጀንቶች እስኪያልቅ ድረስ ነው።

3. ባትሪዎች

ባትሪዎች የደረቁ ሴሎችን ዋና መሰናክሎች ያስወግዳሉ - አጭር የአገልግሎት ሕይወት ፣ እንደገና ሊሞሉ ስለሚችሉ ፣ ስለሆነም የሥራ ጊዜያቸው ብዙ ጊዜ ይጨምራል እና ለብዙ ዓመታት ያህል ይጨምራል።

አንድ ተራ የእርሳስ-አሲድ ባትሪ በተከታታይ የተገናኙ ስድስት ንጥረ ነገሮችን (ቆርቆሮዎችን) ያካትታል። እያንዳንዱ ባንክ የ 2 ቮ ቮልቴጅ ይሰጣል, እና ድምራቸው = 12 ቪ.

እርሳስ እንደ አኖድ ጥቅም ላይ ይውላል. ካቶድ እርሳስ ዳይኦክሳይድ (PbO 2) ነው። ኤሌክትሮዶች በሰልፈሪክ አሲድ (H 2 SO 4) መፍትሄ ውስጥ ይጠመቃሉ. ወረዳው በባትሪው ውስጥ ሲዘጋ, የሚከተሉት ግብረመልሶች ይከሰታሉ.

በአኖድ ላይ; Pb (t) + H 2 SO 4 (p-p) → PbSO 4 (t) + 2H + + 2e -

በካቶድ ላይ; 2e - + 2H ++ PbO2 (t) + H 2 SO 4 (p-p) → PbSO 4 (t) + 2H 2 O (l)

አጠቃላይ፡ Pb (t) + PbO 2 (t) + 2H 2 SO 4 (p-p) → 2PbSO 4 (t) + 2H 2 O (l)

ባትሪው (መኪናው በጥሩ ሁኔታ ላይ በሚሆንበት ጊዜ) ሞተሩን ለመጀመር ብቻ ያገለግላል. በሚጀመርበት ጊዜ በወረዳው ውስጥ በጣም አስፈላጊ የሆነ የአሁኑ ፍሰት ይፈስሳል (በአስር አምፔር) ፣ ስለሆነም የባትሪው ክፍያ በጣም በፍጥነት ይበላል (በጥቂት ደቂቃዎች ውስጥ)። ሞተሩ ከተነሳ በኋላ, ሁሉም የመኪናው ኃይል በተለዋዋጭው ይወሰዳል. ሞተሩ በሚሠራበት ጊዜ ጄነሬተር ባትሪውን ይሞላል-የመጀመሪያዎቹ የድጋሚ ምላሾች በተቃራኒው አቅጣጫ ይቀጥላሉ.

2PbSO 4 (t) + 2H 2 O (l) → Pb (t) + PbO 2 (t) + 2H 2 SO 4 (p-p)

በውጤቱም, እርሳስ እና እርሳስ ዳይኦክሳይድ ይቀንሳል.

4. ኤሌክትሮፕሊንግ

የኤሌክትሮላይቲክ ሴሎች ይዘት በኤሌክትሪክ ወጪ ኬሚካላዊ ግብረመልሶችን መተግበር ነው - በካቶድ ላይ መቀነስ እና በ anode ላይ ኦክሳይድ።

የኤሌክትሪክ ጅረት በኤሌክትሮይቲክ ሴል ውስጥ ሲያልፍ በኤሌክትሮዶች ላይ የሚከሰተው የዳግም ምላሽ ምላሽ ኤሌክትሮይዚስ ይባላል።

የውሃ ኤሌክትሮይሲስ; 2H 2 O (g) → 2H 2 (g) + O 2 (g)

ኤሌክትሮሊቲክ ሴሎች ለማምረት ያገለግላሉ ኤሌክትሮፕላቲንግ. በዚህ ሁኔታ አንድ ብረት በሌላ ብረት ላይ በቀጭኑ ንብርብር ላይ ይተገበራል.

በኤሌክትሮፕላንት ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ምንጭ የውጭ ወቅታዊ ምንጭ ነው. የወርቅ ባር በሜዳሊያው ላይ የሚታደሱ የወርቅ ionዎች ምንጭ ነው.

በኤሌክትሮላይዜስ የሚተገበሩ ሽፋኖች ውፍረት እና ዘላቂነት ያላቸው ተመሳሳይ ናቸው. በውጤቱም, ምርቱ በውጫዊ መልኩ ከ "ንጹህ" ስሪት በምንም መልኩ አይለይም, እና በዋጋው በጣም ርካሽ ነው.

ለአገልግሎት ዝግጁ የሆነ የእርሳስ-አሲድ ባትሪ የታሸጉ የእርሳስ ሰሌዳዎችን ያቀፈ ሲሆን አንዳንዶቹ በእርሳስ ዳይኦክሳይድ የተሞሉ እና ሌሎች ደግሞ በስፖንጅ እርሳስ ብረት የተሞሉ ናቸው። ሳህኖቹ በዚህ ክምችት ውስጥ ባለው መፍትሄ ውስጥ ይጠመቃሉ, የሰልፈሪክ አሲድ መፍትሄ የኤሌክትሪክ ምቹነት ከፍተኛ ነው.

ባትሪ በሚሠራበት ጊዜ - በሚለቀቅበት ጊዜ - በውስጡ የድጋሚ ምላሽ ይከሰታል, በዚህ ጊዜ የብረት እርሳስ ኦክሳይድ ይደረጋል.

እና የእርሳስ ዳይኦክሳይድ መጠን ይቀንሳል;

በኦክሳይድ ጊዜ በብረት እርሳስ አተሞች የተለገሱ ኤሌክትሮኖች በሚቀነሱበት ጊዜ በእርሳስ አተሞች ይቀበላሉ ። ኤሌክትሮኖች ከአንድ ኤሌክትሮል ወደ ሌላው በውጫዊ ዑደት በኩል ይተላለፋሉ.

ስለዚህ, ሜታልሊክ እርሳስ በእርሳስ ባትሪ ውስጥ እንደ አንኖድ ሆኖ ያገለግላል እና በአሉታዊ መልኩ ይሞላል, እና እንደ ካቶድ ሆኖ ያገለግላል እና አዎንታዊ ኃይል ይሞላል.

በውስጣዊ ዑደት (በመፍትሔው ውስጥ), ባትሪው በሚሠራበት ጊዜ, ion ማጓጓዝ ይከሰታል. ionዎች ወደ አኖድ እና ions ወደ ካቶድ ይንቀሳቀሳሉ. የዚህ እንቅስቃሴ አቅጣጫ የሚወሰነው በኤሌክትሮል ሂደቶች መከሰት ምክንያት በሚመጣው የኤሌክትሪክ መስክ ነው-አንዮኖች በአኖድ ውስጥ ይበላሉ, እና cations በካቶድ ውስጥ ይበላሉ. በውጤቱም, መፍትሄው በኤሌክትሪክ ገለልተኛ ሆኖ ይቆያል.

ከእርሳስ ኦክሳይድ እና ቅነሳ ጋር የሚዛመዱትን እኩልታዎች ከጨመርን ፣ በሚሠራበት ጊዜ በእርሳስ ባትሪ ውስጥ የሚከሰተውን ምላሽ አጠቃላይ እኩልታ እናገኛለን ።

ኢ.ዲ.ኤስ. የሊድ ባትሪ በግምት 2 ቮ ነው. ባትሪው በሚሞላበት ጊዜ የካቶድ እና የአኖድ ቁሶች (Pb) ይበላሉ. ሰልፈሪክ አሲድም ጥቅም ላይ ይውላል. በዚህ ሁኔታ በባትሪ ተርሚናሎች ላይ ያለው ቮልቴጅ ይቀንሳል. በአሠራሩ ሁኔታዎች ከተፈቀደው ዋጋ ያነሰ በሚሆንበት ጊዜ ባትሪው እንደገና ይሞላል.

ለኃይል መሙላት (ወይም ኃይል መሙላት) ባትሪው ከውጫዊ የአሁኑ ምንጭ (ከፕላስ እና ከመቀነስ ጋር) ተያይዟል. በዚህ ሁኔታ, አሁኑኑ በባትሪው ውስጥ የሚፈሰው ባትሪው በሚወጣበት ጊዜ ካለፈበት አቅጣጫ በተቃራኒ አቅጣጫ ነው, በዚህ ምክንያት ኤሌክትሮኬሚካላዊ ሂደቶች በኤሌክትሮዶች ላይ "ይገለበጣሉ".

የእርሳስ ኤሌክትሮል አሁን የመቀነስ ሂደትን እያከናወነ ነው

ማለትም ይህ ኤሌክትሮድ ካቶድ ይሆናል.

የእርሳስ ባትሪ ኤሌክትሮላይት በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ መጠን ያለው ionዎችን የያዘ የሰልፈሪክ አሲድ መፍትሄ ነው. በዚህ መፍትሄ ውስጥ ያለው የሃይድሮጂን ionዎች መጠን ከሊድ ionዎች መጠን የበለጠ ነው. በተጨማሪም, በተከታታይ የቮልቴጅ ውስጥ እርሳስ ከሃይድሮጂን በፊት ነው. ነገር ግን ባትሪ ሲሞላ ሃይድሮጅን ሳይሆን በካቶድ ላይ የሚቀነሰው እርሳስ ነው። ምክንያቱም በእርሳስ ላይ ያለው የሃይድሮጅን ኢቮሉሽን ከመጠን በላይ መጨመር በተለይ ከፍተኛ ነው (በገጽ 295 ላይ ሠንጠረዥ 20 ይመልከቱ)።