Электрохими буюу Цахилгааны хими

Электрохимийн судлах зүйл:•Электролитын уусмал түүний шинж чанар,•Уусмалын цахилгаан дамжуулах шинж чанар,•ямар нэгэн хоёр фазын шүргэлцлэлийн дүнд үүсэх электродын процесс,•гальванийн элементийн ажил, •электролизийн процесс, •металлын электрохимийн коррози зэрэг электрохимийн үзэгдлүүд •хэрэглээний электрохими

Цахилгааны химийн хэрэглээ• Химийн бодисыг гаргаж авах- Үнэт биш

металуудыг гаргах, галогенуудыг цэврээр гарган авах г.м

• Галванотехник- гальваний хэлхээ, зай, аккумлятор, шатах түлш г.м

Шатах Түлш (спиртээр ажилладаг)

• Химийн анализ- Электроанализ(Полярограф), Урвалын механизм, термодинамикийн судалгаа мөн Зэврэлийн судалгаа

Түүхээс

Анх Л.Галванигийн мэлхийний гуяыг янз бүрийн металлтай харилцан үйлчлэлцэхийг судалсан нь электрохимийн хөгжилтэнд их хувь нэмэр оруулсан. 1799 онд эр. Вольт анхны зайг бүтээсэн. Мөн Фарадей электрод электролит, катион, анион зэрэг ойлголтуудыг анх оруулж ирж улмаар 1832 онд электролизын үндсэн хуулийг нээсэн.

Хатуу, шингэн болон уусмал байдалдаа ион болон диссоциацлагддаг химийн нэгдлийг электролит гэнэ.

Цахилгаан дамжуулагчдыг 1 ба 2 зэргийн дамжуулагчид гэж ангилна.

Хоёрдугаар зэргийн дамжуулагчид болох давс, суурь, хүчлийн уусмалууд, хайлмал давснууд дундуур цахилгаан гүйдэл дамжих нь түүн дотор байгаа нэмэх хасах цэнэгтэй ионы хөдөлгөөнтэй хамааралтай.

Эдгээр хэсгүүдийн хооронд Кулоны хүч гэж нэрлэгдэх цахилгаан статик хүч үйлчилж байдаг

Электролитийн уусмал дахь тэнцвэрийн үзэгдэл

Электролитийн онол

Электролит диссоциацийн онол:

1883 онд Шведийн эрдэмтэн Сванте Аррениус электролит диссоциацийн онолоороо электролитын уусмалын физикийн шинж чанарыг тайлбарласан. Энэ онол ёсоор: Ууссан бодисын молекул = Ион+ + Ион- (ионуудын тоо тэнцүү байх ёстой)Ионууд нь цахилгаан цэнэгтэй байдаг тул саармаг атом, молекулаас эрс ялгаатай.Бодисууд ионууд болон задрах нь цахилгаан гүйдлийн нөлөөнөөс болохгүй гУусмал дахь ионуудын тархах- электролитын онол дахь чухал асуудал юм. Энэ онол ёсоор: - Ионууд хийн биеттэй төстэйгээр уусмал дотор эмх замбараагүй хөдөлгөөнтэй оршино - Хийн орших байдлын хуулийг электролитэд хэрэглэх боломжийг тайлбарладаг. Энэ төсөөлөл нь ионуудын хоорондох цахилгаан статик харилцан үйлчиллийг үгүйсгэдэг. Иймээс энэ онол нь зөвхөн сул электролитын сулруулсан уусмалд тохирох бөгөөд сул электролитын концентрацтай уусмал, хүчтэй электролитын уусмалд тохирдоггүй. Мөн Аррениусын онол уусмал дах уусгагчийн нөлөөг орхигдуулж ууссан бодис, уусгагчийн хоорондох харилцан үйлчлэлийг хайхраагүй дутагдалтай талтай юм.

Ууссан бодис + уусгагч = сольват

Уусгагч- ус байх тохиолдолд гидрат гэж нэрлэдэг. Уусмал дахь ууссан бодисын ион болон диссоциацлагдахад уусгагчийн диполын шинж чанар их нөлөөтэй. Уусах үеийн энерги [1] ерөнхийдөө нэмэх хасах цэнэгтэй ионуудын дахин нэгдэхийг саатуулахад зарцуулагддаг. Усан уусмалд нэмэх хасах цэнэгтэй ионууд нь усны диполоор хүрээлүүлсэн байдаг.Электролитийн диссоциацлагдахад үүсч буй ионууд тус бүр цахилгаан элементар цэнэгтэй [2].

[1] Eуусах>Eдисс бол уусмал халдаг (концентрацитай H2SO4 усанд уусгах).Давсны уусмалын хувьд ихэвчлэн Eуусах < Eдисс бага байдаг. Иймээс уусмал хөрдөг.

[2] Элементар цэнэг (нэг электроны цэнэг): e0=1,6*10-19 As. Үүнийг анх эдэмтэн Миликан алдартай тосон дуслын туршлагынхаа дүнд тогтоосон.

Электролитын термодинамикийн онолСул электролитийнн шинж чанар ба шингэрүүлэхийн хууль

Бүх электролитыг диссоциацлагдах байдлаар нь:• хүчтэй • сул электролитСул электролитэд сул хүчил, сул суурь мөн зарим давсууд, ихэнх органик хүчил,

фенол, амины нэгдлүүд багтана.

Сул электролитын диссоциаци нь эргэх процесс юм.

Масс үйлчлэлийн хуулийг хэрэглэн тэнцвэрийн тогтмол буюу диссоциацын тогтмол:

Кдисс электролитын ион болон диссоциацлагдах чадлыг заадаг.

Кдисс хэдий их байна тэнцвэрийн үеийн ионуудын концентраци төдий чинээ их байна. Ө.х. электролит төдий чинээ хүчтэй диссоциацлагдахыг заана.

24

3342 32)( SOAlSOAl

342

324

23

)(SOAl

SOAlKD

Сул электролитын шинж чанарыг Кдисс гадна диссоциацын зэргээр тодорхойлох боломжтой.

Диссоциацлагдсан молекулын тоо ба ууссан бодиын бүх молекулын тооны харьцааг диссоциацын зэрэг гэнэ.

a = диссоциацлагдсан молекулын тоо Ууссан бодисын молекулын ерөнхий тоо

Диссоциацын зэрэг нь ууссан электролитын шинж чанар, уусмалын концентрациас хамаарна.

Концентрацийг ихэсгэхэд диссоциацын зэрэг багасдаг. Концентраци ихсэхэд нэгж эзэлхүүн дэх задарсан ионы тоо олшрох ба үүний улмаас ионууд нь хоорондоо мөргөлдөж эргэж молекул үүсэх нь ихэсдэг.

Иймд сулруулсан уусмалд диссоциацын зэрэг ихэсдэг. Диссоциацын зэрэг нь өгөгдсөн электролитын шинж

чанарыг илэрхийлсэн тогтмол хэмжигдэхүүн.

Диссоциацын зэрэг болон диссоциацын тогтмолын хооронд тодорхой хамаарал байдаг. Дараах урвалыг авч үзье:

AB↔A++B-

• Нэг моль АВ гэсэн бодисоос α нь диссоциацлагдсан гэвэл диссоциацлагдаагүй молекулын тоо нь 1-α болно. Диссоциацын тэнцвэр тогтсон үед АВ бодисын концентраци нь уусмалын эзэлхүүн V гэвэл:

Нэгэнт эргэх процесс бөгөөд тэнцвэр тогтсон үед масс үйлчлэлийн хуулийг хэрэглэвэл:

гэвэл

Энэ тэгшитгэл нь Оствальдын шингэрүүлэлтийн хуулийн математик илэрхийлэл юм.

VcAB

1V

cA

VcB

VV

V

V

VVK

)1(11

22

2

cV

1

1

2 cK

Эëåêòðîëèò áèø¿¿äèéí øèíæ ÷àíàð êîíö-ààñ õýðõýí õàìààðàõûã èëýðõèéëñýí õóóëü òîìú¸îã ýëåêòðîëèòèéí óóñìàëä õýðýãëýõäýý çàñâàð îðóóëàí á¿õýë òîîã ¿ðæ¿¿ëýã÷ áîëãîí õýðýãëýâýë òýð ¿ðæ¿¿ëýã÷èéí èçòîíик êîýôôèöèåíò áóþó çàñâàðûí êîýôôèöèåíò ãýíý.

ªãºãäñºí óóñìàë äàõü ýëåêòðîëèòèéí äèññîöèàöèéí çýðýã áà èçîòîíик êîýôôèöèåíòèéí õîîðîíäîõ òîîíû õàìààðëûã òîîöîæ áîëíî.

jCRT

1)1(]1)1[(

n

N

nNj

itheory

eriment exp

Õ¿÷òýé ýëåêòðîëèòèéí ýëåêòðîñòàòèê îíоëûí ¿íäýñ

Хүчтэй электролитууд:

• Оствальдын шингэрүүлэлтийн хуульд захирагдахгүй- ЭД-д МҮХуулийг хэрэглэж болохгүй.

• Хүчтэй электролитийн молекул бүрэн диссоциацлагддаг. •Ион бүхэн эсрэг цэнэг бүхий тодорхой тооны ионоор хүрээлэгдэнэ. ¯¿íèéã èîíû á¿ðõ¿¿ë ãýíý.

•Ýñðýã èîíîîð õ¿ðýýëýãäýæ áàéãàà òýðõ¿¿ èîíèéã èîíû á¿ðõ¿¿ëèéí òºâ ãýäýã

•Óóñãàã÷ íü ýäãýýð èîíóóäûí õîîðîíä çºâõºí áàéãààä çîãñäîãã¿é òýäãýýð èîíóóäòàé õàðèëöàí ¿éë÷èëäýã.

Èîíû õîîðîíäûí õàðèëöàí ¿éë÷ëýë áîëîí èîíû àòìîñôåð:

Ýëåêòðîëèò óóñìàëä èîíû ò¿ãýõ Àððåííóñ áà Ãõîøèéí ¿çýë.

Аррениус: - электролитийн уусмал идеал систем Уусмал доторх ионуудын харилцан үйлчлэл тэг. Энэ нь туршлагатай зөрдөг

Гхош (Энэтхэг):- Ионууд уусмалд хатуу биетийн талст торын дотор ямар байрлалтай байсан тэр дэс дарааллын дагуу байрлана. - Хоорондох зай нь талстынхыг бодоход ихУусах процесс нь хөөх процесс

Туршлагатай зөрдөг, ионы дулааны хөдөлгөөнийг харгалзан үзээгүй

Ýëåêòðîëèòèéí óóñìàëûí Äåáàé-Õþêêåëèéí çàãâàð.(1923)

Èîíû àòìîñôåðèéí öàõèëãààí öýíýãèéí äóíäàæ íÿãò áà öàõèëãààí ïîòåíöèàë, òýäãýýðèéí õîîðîíäûí õîëáîî

төвийн ионууд бүрхүүлийн ионуудтай мөн уусгагчийн молекултай харилцан үйлчилдгийг заасан

(1)

r- төвийн ионоос потенциалыг тодорхойлох байр хүртлэх зай.Энэ диф.тэгшитгэлийг бодвол:

(2)

А1 ба А2 нь интегралын тогтмол хязгаарын нөхцөлд утгыг нь олно.Электростатикийн хуулийн үндсэн дээр төвийн ион ба dV эзэлхүүн дэх ионуудын харилцан үйлчлэлийн хүч нь ионы атмоферийн радиус ихсэх тусам суларна.

А2= 0 үед биелэгдэнэ. Энэ үед: (3)

222

2 1

rr

rr

r

eA

r

eA

rr

21

0 r

r

eA

r

1

Интегралын тогтмол А-г олохын тулд Дебай- Хюккел нар ионыг тодорхой цэнэг бүхий материаллаг-биет цэг гэж үзсэн.

үед ψ нь

(4) болно.

(5). Үүнийг 3 тэгшитгэлд орлуулбал:

(6).

төвийн ионоос r зайд төвийн ион ба ионы атмосферээр үүсч байгаа потенциалын дундаж холбогдол Энэхүү цахилгаан орны потенциал нь төвийн ионы цэнэгээр тодорхойлогдож буй потенциал (ψi) ба ионы атмосферийн потенциал (ψа)-с бүрэлдэнэ.

(7).

0r

1 re Dr

ez

rA i

ir 1

10

D

ezA i1

rir

erD

ez

r

eA

1

1

ai

1/χ –г тодорхойлогч урт буюу ионы атмосферийн радиус

(10)

)1(1

riiriia e

Dr

ez

Dr

eze

rD

ez (8).

(9) )(lim

)1...)(!3

1)(

!2

1)1(

0

32

D

ezr

rD

ez

rrrrD

ez

iirai

iia

22

1

4

1

ii zce

DkT

2

2

1ii zcI

Ie

DkT 1

8

12

(11)

D

ze

D

ezezqW iii

222

1 22

ионы атмосферийн үүсэхэд зайлшгүй шаардагдах энерги буюу ажил:

(12)Химийн потенциал ба ионы идэвхийн коэффициентийн хоорондох холбоо:

(13)(13) тэгшитгэлийг (12) тэгшитгэлтэй холбон бичвэл:

(14)Тэгшитгэл (10)-с χ холбогдлыг (14)-д орлуулбал:

(15)

2222

2222

2

18

2

4

2ln ii

iii

ii zc

DkT

e

D

zezc

DkT

e

D

zefRT

ii fRTi

ln0 WfRT ii i ln0

D

zeWfRT i

i 2ln

22

IDkT

e

DRT

zef ii

222 8

23,2lg

Izhfi2lg

Izzhfi lg

Iab

Izzhf

1

lg

I

Izzhf

1lg

Концентрацаас үл хамаарах бүх хэмжигдэхүүнийг h гэсэн тогтмол хэмжигдэхүүнд эмхтгэвэл:

(16)

z+ z- ионуудад задардаг электролитийн хувьд:

Дебай-Хюккелийн хязгаарын онол f-ийн гажилт:

a- ионы дундаж диаметр 3-4·10-8 b- онолын коэф.25°C усан уусмалд 0,32-0,33·108.

Дэбай Хюккелийн онолын буюу электролитийн электростатик онолын тоон илэрхийлэл.

(17)

(18)

(19)

Ýëåêòðîëèò óóñìàëûí òåðìîäèíàìèê øèíæ ÷àíàð: Èäýâõè áîëîí èäýâõèéí êîýôôèöèåíòèéí îéëãîëò

Америкийн эрэмтэн Льюс ионы идэвхи гэдэг ойлголтыг оруулсан: а = f∙c

f- өгөгдсөн T-т концентрациас хамаарсан хэмжигдэхүүн. Хязгааргүй шингэрүүлсэн уусмалд f=1

а=c a -ийн уусмалын бүтцээс хамаарах хамаарлыг гаргахын

тулд ионы хүч гэдэг ойлголтыг оруулдаг:

i

iiii zczczczcI1

22222

211 2

1)...(

2

1

Óóñìàëûí èîíû õ¿÷ áà èîíû õ¿÷íèé ä¿ðýì:

Ионы хүч ихэсэхэд ионы идэвхи буурна.

Бинар электролитийн хувьд: МҮХ-иар

Льюис стандарт нөхцөлд k=1 гэж үзэн: an=a+a- Хязгааргүй шингэрүүлсэн үед эдгээр идэвхи тэнцүү тул:

Концентрацитай уусмалд: ба дундаж идэвхи гэсэн ойлголт оруулна.

2 ионоос тогтсон бол:

3 ионоос тогтсон бол:

na

aaK

2/1naaa

aa

2/12/1)( naaaa

3/13/12 )( naaaa

Идэвхийн коэффициентИдеал уусмал дахь химийн потенциал:

Идеал биш уусмал дахь химийн потенциал:

Эхнийхээс нь дараагийн тэгшитгэлийг хасвал:

Бинар электролитэд идэвхийн дундаж коэффициент гэдэг ойлголт оруулдаг.

3 ионоос тогтсон бол:

)(ln TcRT

)(lnln)(ln TfRTcRTTaRTi

ei fRT ln

fff

3 2 fff

Электролитийн уусмал дахь ионы тэнцвэр• Ус сул электролит болох нь• Усан уусмал дахь устөрөгч ба гидроксил ионы

концентраци• Устөрөгчийн тоо болон устөрөгчийн илтгэгч.• Уусмалын рН-ийг тодорхойлох аргууд. Буфер уусмал,

түүний ач холбогдол, Буфер эзэлхүүн• Давсны гидролиз• Индикаторын онол: Индикаторууд түүний диссоциаци• Уусахын үржвэр, Металлын гидрат үүсэхийн рН

Дахин сэргээж бие даан унших сэдвүүд:

Электролитийн уусмал дахь тэнцвэрийн биш үзэгдлүүд

Электролитийн цахилгаан дамжуулах чанар

Цахилгаан дамжуулагчдыг хувийн цахилгаан дамжуулах чанараар:• Цахилгаан дамжуулагчид• Хагас дамжуулагчид• Тусгаарлагчид

Цахилгаан дамжуулж буй механизмаар нь:• I зэргийн дамжуулагчид• II зэргийн дамжуулагчид

Цахилгаан химийн систем дундуур бодисын урсгал 4 аргаар явна.• Цахилгаан оронд (гүйдлийн нөлөөгөөр)-миграци• Диффузийн гүйдэл (конц ихээс бага руу)• Конвенцийн гүйдэл • Температурын градиентын хөдөлгөөн (дулааны)

I= Iмигр+Iдиф+Iконв+Iтэмп

S

LR

1

Хувийн цахилгаан дамжуулах чанар

Эквивалент цахилгаан дамжуулах чанар

10001000 c

V

cA

3 cA

)25(125 tt

Электролитийн экв.цахилгаан дамжуулах чанар концентрацаас хамаарах нь

Их конц.той уусмалд экв.цахилгаан дамжуулах чанар нь куб язгуурын хуульд захирагдана.

Электролитийн экв.цахилгаан дамжуулах чанар температураас хамаарах ньСистемийн температурыг 1°C-р ихэсгэхэд экв.цахилгаан дамжуулах чанар нь 2-2.5%-р өснө.

нь температурын коэффициент, электролит бүхэнд харилцан адилгүйХүчтэй хүчлийн уусмалд 0.0164Хүчтэй шүлтэнд: 0.019Давсны уусмалд: 0.022

-Кoльраушийн эмпирек томьёо. Квадрат язгуурын хуульЭнэ нь бага конц.той уусмалд тохирно.

Уусмалын экв.цахилгаан дамжуулах чанар ба диссоциацийн зэргийн хоорондох холбоо

Aррениусын ЭД-ийн онол ёсоор: λ ~ α

Хязрааргүй шинэгрүүлсэн үед α=1 болж

k

k

k

k

VVK

)()1(

22

Электролитийн уусмалын цахилгаан дамжуулах чанарыг хэмжих

• учир цах.дамжуулах чанарыг хэмжих нь уг уусмалын мэдэгдэхгүй байгаа эсэргүүцлийг ямар нэг тодорхой эсэргүүцэлтэй жишиж хэмжих дээр үндэслэгдэнэ. Компенсацийн (сөргүүлэн устгалцах) аргыг ашиглан хэмжилтийг Wheatston ердийн бүдүүвчийг ашиглан явуулна.Энэ нь I зэргийн дамжуулагчийн мэдэгдэхгүй байгаа эсэргүүцлийг олдог арга юм.

• Ийм төрлийн дамжуулагчид хувьсах ба тогтмол гүйдлийг хэрэглэж болно.

• Уусмалд зөвхөн нам ба өндөр давтамжийн хувьсах гүйдэл ашиглана.

• Тогтмол гүйдэл: -туйлшрал, концентрацийн өөрчлөлт- R буруу гарна.Кольрауш дээрх аргыг өөр хэлбэрээр авч хэрэглэсэн.

)/1( Rf

Кирхгофийн хууль ёсоор: Гүйдэл үүсгэгчээс цахилгаан гүйдэл A цэгээс С,D цэгүүдээр салбарлан В цэг дамжин гүйдэл үүсгэгчдээ буцаж ирнэ. (3-р зураг) СD цэгт тэг хэмжүүрийн багаж тавьснаар хэрчмүүд дээрх хүчдэлийн бууралт тэнцсэнээр цах гүйдэл үгүй болсныг заана. I1R1=I4R4

I2R2=I3R3

CD цэгүүдэд потенциалын ялгаа байхгүй болсон үед CD хэрчмээр гүйдэл гүйхгүй ба I1=I2 I3=I4 болно.

4

3

2

1

44

33

22

11

R

R

R

R

RI

Ri

RI

Ri буюу

Wheatson-ы гүүрийн цэгүүд дээрх потенциалууд Va, Vb, Vc, Vd эсэргүүцлийн хайрцагны эсэргүүцлийг R, уусмалынх Rx аd хэрчмийн урт R1, db хэрчмийн урт R2 бол хэрчим бүрээр нэвтрэх гүйдлийн хүч нь:

11 R

VVI Da

22 R

VVI BD

R

VVI ca 3

x

BC

R

VVI

4

AD: BD:

AC: CB:

bc

ca

bd

Da

VV

VV

VV

VV

2

1

R

R

R

R

x

ad

dbR

R

RRRx

1

2

I1=I2 I3=I4 болоход хэлхээнд гүйдэл салбарлах Кирхгофийн хуулиар

Гүйдэл компенсацлагдвал Vc=Vd

болох тул

Судалж буй уусмалын эсэргүүцэл:

Үүнийг олсноор ц.д.ч экв.ц.д.ч сул электролитийн хувьд дисс.зэрэг, тогтмол зэргийг олж болно.

Ионы хөдөлгөөний хурд• Ион бүхэн тодорхой хэмжээний цахилгааныг зөөнө: q=ezi• Ионы хөдөлгөөний хурд тогтмол бөгөөд 2 төрлийн хүч үйлчилнэ.

Хүндийн хүч – цэнэг зөөгдөх хүч (P=ezE)Үрэлтийн хүч – эсэргүүцлийн хүч (F=6πrηυ)

• Эндээс хурдыг олвол:

=const

• Ион бүхний радиус өөр. Радиусаас хамааран янз бүрийн хурдтай байна. Ионы төрхөөс, цахилгаан орны энергээс хамаарна. Ионуудын хурдыг ялгахын тулд абсолют хурд гэсэн ойлголт оруулна. Е=1 в/см үе дэх ионы хөдөлгөөний хурдыг авс хурд гэнэ. бага хэмжигдэхүүн байдаг. (4*10-4 – 8*10-4 см2в-1сек-1) Өнгөт ионыг ашиглан ионы хөдөлгөөний хурдыг ажиглаж болно.

• Ионууд анод катод руу ирэхэд бүрхүүлийн ионоос төвийн ионы хөдөлгөөнд учруулж буй саадыг релексацын нөлөө гэнэ.

• Шаардагдах хугацаа нь релексацын хугацаа гэнэ.• Төвийн ионоос бүрхүүлийн ионд үзүүлж буй саадыг

электрофорез гэнэ. Электрофоретик эффект

r

ezE

6

Ионы шилшилт, шилжилтийн тоо

Ионы валент = цахилгааны хэмжээЕ=1 в/см, 1г-экв/л уусмал авъя• Катион катод руу U см/сек • Анион анод руу V см/сек хурдтай шилжинэ гэе• S хөндлөн огтлолтой талбайгаар шилжих анион

катионы тоог олвол:

- Ионы концентрациUη - Катионы тоо (сек-1)Vη- Анионы тоо (сек-1)

• Нэвтэрч буй анион катионы зөөх цахилгааны тоо хэмжээг ольё:Эквивалент бүхэн F цахилгааныг зөөнө. Бүх гүйдлийн хэмжээ: i=UηF + VηF= ηF(U+V)

C

VU

U

VUF

FUnk

)(

V

U

n

nnn

a

kak ;1

Үүнээс катионых нь: -харьцангуй хурд

Ионы шилжилтийн тоог тодорхойлох аргууд

ak

kk CC

Cn

ak

aa CC

Cn

k

ak

Ионы шилжилтийн тоог:1.Ионы хөдөлгөөний хурдаар2.Цахилгаан дамжуулах чанараар3.Электродын орчим дах электролитын уусмалын концентрацийн өөрчлөлтөөр

E= 1в/cm үед I= ηF(U+V)=αcF(U+V)= αc(UF+VF)= αc(λk+ λa)

I=E/R=Eχ I=χ

I= λ c = αc(λk+ λa) = > α=1 үед

Устөрөгч ба гидроксил ионы аномаль (хэвийн бус) цахилгаан дамжуулалт

λк ба λа (устөрөгчийн ион ба гидроксил ион) > бусад ионуудλН = 350 ба λOH = 200

H2O H2O OH- + H3O+

H+

H+ + H2O OH- + H3O+

Ийм протоны байнгын солилцоо нь эмх замбараагүй хөдөлгөөнийг бий болгоно. Потенциалын ялгаа бий болоход чиглэл бүхий хөдөлгөөн үүснэ.

OH- + H2O H2O+ OH- + H2O

Цахилгаан усны 1 молекулаас нөгөөд шилжих протоноор зөөгдөнө.

Үүнийг аномаль дамжуулалт ба хэлхээ дамжуулалт гэж нэрлэнэ. Хүчил шүлтийн цахилгаан дамжуулах чадварыг мөн протоны шилжилттэй холбож тайлбарладаг.

Электродын тэнцвэрийн процесс

2 өөр биетийн шүргэлцэж байгаа гадаргуу дээр потенциалын ялгаа үүснэ.

V1 Zn Cu V2

V1, V2 контактын потенциал V1 >V2

E= V1 -V2 нэгдүгээр зэргийн дамжуулагчийн ц.х.х эхний ба эцсийн

дамжуулагчийн хоорондох потенциалын үсрэлттэй тэнцүү- Вольтын хуульХэлхээг битүүрүүлвэл Е = 0.Хэрэв хэлхээний бүтцэд нэг л 2-р зэргийн дамжуулагч орвол Е нь тэгээс ялгаатай болно. Е≠0 битүү хэлхээг гальваны элемент гэнэ.

Zn° - 2e- Zn2+ исэлдэх катодын процесс

Cu2+ + 2e- Cu° ангижрах анодын процесс

Электродын процесс:•электроныг алдах•электроныг авах

Жишээ: Гальваны элемент дотор явагдаж буй процесс

+Cu/CuSO4 // ZnSO4/ Zn-

Цахилгаан орны нөлөөгөөр электролизын урвал явагдаж болно.Гальваны процессын эсрэг үзэгдэл Электролиз

Cu2++ 2e- Cu0 катод дээр явагдана.

Cu0 - 2e- Cu2+ анод дээр явагдана.

Электродын потенциалыг шууд хэмжих боломжгүй.

Cu/CuSO4/Cu

- +

Электрохимийн систем дэх цахилгаан хөдөлгөгч хүчний үүсэх механизм

Металл уусмалын зааг дээр цэнэгийн хоёрч үе үүсэхМеталл – уусмал Электрод – электролит

• Металлын ион уусмал руу шилжих • Уусмалаас металл руу шилжих 2 процесс

Цэнэгийн хос давхрааны бүтэц

• Нягт хэсэг буюу Хельмхолцын үе

d

Хельмхолц: Цэнэгийн давхраа нь тогтмол багтаамж бүхий хавтгай конденсатор (1 хавтгай- метал, нөгөөх нь- уусмалын үе)- их концентрацитай уусмалд тохирно

d зайд орших гидратч-лагдсан ионы төвөөр дайрч гарсан хавтгай- Хельмхолцын хавтгай

Энэ хавтгай дахь цэнэгийн хоёрч үе- нягт үе

• Цэнэгийн давхрааны диффузын үе- Гуй Чепманы онол

dDE M

4

Cd

DCM

4 - багтаамж

φ

x

------

dНягт хэсэг диффузын үе

Диффузын хоёрч үеийн хэмжээ ба багтаамж нь электродын потенциал, уусмалын концентрацын өөрчлөлтийг дагаж өөрчлөгдөнө.

Сонол >>> Стурш -энэ онолын дутагдалтай тал

• Цэнэгийн хоёрч үений Штерний загвар

dd

φ’++++++

)'( CM

Электродын потенциалын Нернстын онол

Металл уусмалын шүргэлцэх зааг дээр цахилгаан цэнэгийн давхраа үүссэнээр потенциалын ялгаа үүснэ – Электродын потенциал

Анхны онол-Нернстын онол (1890) – Электродын потенциалын осмосын онол

Дараах зарчимууд дээр үндэслэгдэнэ.1. Электродын потенциал нь металлын зааг дээрх

потенциалын үсрэлтээр тодорхойлогдоно.2. Электродын потенциал нь зөвхөн уусмал ба металлын

ионуудын солилцооны дүнд үүснэ.3. Ионы солилцооны үндсэн хөдөлгөгч хүч нь ууссан

бодисын осмос даралт ба металлын уусахын даралт юм.

Металлыг уусмалд дүрэхэд:

1. Металлын уусахын даралт Р = Осмос даралт (EM=ES) 2. P < үед уусмалаас металл руу ирэх ион металлаас

уусмал руу ирэх ионоос их байна. (EM>0)3. P > үед (EM<0)

Электродын потенциалын гаргалгаа:

Уусахын ажил цахилгааны ажилд шилжихэд A=E, p нь dp болсон

гэвэл А нь dA, E нь dE болно. dA=pdV=dE

p

RTdp

p

RTdppdA

p

RTdpdVdiff

p

RTVRTpV

2

2:,

Нөгөө талаас: A = zFφ dA = zFdφ

zFp

RTdpd

p

RTdpzFddA

Интеглалчилбал: φ=0 үед p=P

P

zF

RTln

α=1 k/=K ck

zF

RTln

czF

RTK

zF

RTlnln K

zF

RTln

czF

RTln -Электродын потенциалын

хувьд бичвэл:

RT/zF нь Т-аас хамаарна: )18(102058.0 4 TzF

RT

Металлын хүчдэлийн эгнээ

Li Rb K Cs Ba Sr Ca Na Mg Be Al Ti Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

- 0 +

Бие дааж унших сэдвүүд:

Ýëåêòðîäûí ïîòåíöèàëûí ãèäðàòàöèéí îíîë . Ïèñàðæåâñêèé-Èçãàðûøåâèéí òýãøèòãýë. Õî¸ð ìåòàëëûí çààã äýýðõ êîíòàêòûí ïîòåöèàë. Âîëüòèéí õóóëü . Äèôôóçèéí øàëòãààí áà ò¿¿íèé àæèãëàãäàõ øàëòãààí. Ìåìáðàíû ïîòåíöèàë, áèîïîòåíöèàëûí ¿¿ñýõ ìåõàíèçì