Типтік есеп № 3

          Сутек электродының потенциалы – 0,082 В тең ерітіндідегі Н⁺ -иондарының концентрациясын есептеңіз.

Шығарылуы

а)      Нернст теңдеуін (5.4) негізге алып және рН = -ℓg c(H⁺) екендігін ескере отырып, сутек электродының электродтық потенциалын есептейтін Нернст теңдеуін жазамыз:

Е =  - 0,059 pH.

          Бұл теңдеуден шығарамыз:     рН =  -  =  -  =  1,39.

б)     Н⁺-иондарының концентрациясын есептейміз:

                                      -ℓg c(H⁺) = 1,39;  ℓg c(H⁺) = -1,39,

с(Н⁺) = 10^-1,39  = 0,041 моль/л.

          Жауабы: c(H⁺) = 0,041 моль/л.

 

Типтік есеп № 4

          Зерттелетін ерітіндіде сутек электродының потенциалы – 0,590 В. Гидроксид-иондардың концентрациясы мен ерітіндінің рН есептеңіз.

Шығарылуы

а) Сутек электроды потенциалының формуласы бойынша ерітіндінің рН есептейміз:

Е = E⁰  + 0,059·ℓg c(H⁺),

Мұнда  E⁰ = 0, яғни  Е =  - 0,059 pH.

Бұл теңдеуден:  рН =  -  =    =  10.

б)      рН = 10 мәнінен сутек иондарының концентрациясын анықтаймыз:

c(H⁺) =  10^-10 моль/л.

в)      Судың иондық көбейтіндісі теңдеуін қолдана отырып: 

c(H⁺) ∙ c(OH^-) = 10^-14,

гидроксид-иондар концентрациясын есептейміз:   

c(OH^-)  =   =  10^-4.

Жауабы: рН = 10, с(ОН^-) = 10^-4моль/л.

 

Типтік есеп № 5

          298 К-де  иондар концентрацияларының қатынасы 1:10, = - 0,407 В.  Cr³⁺/Cr²⁺ жүйесінің тотығу-тотықсыздану потенциалын есептеңіз.

Шығарылуы

          Нернст теңдеуі (5.8) бойынша тотығу-тотықсыздану жүйесінің потенциалын есептейміз:  =   +  ;

 =  -0,407  +  0,059· ;   =  -0,407  +  0,059·ℓg10^-1 = -0,466.

Жауабы:  =  - 0,466 В.

 

3 Гальваникалық элемент. Гальваникалық элементтің эқк

 

          Тотығу-тотықсыздану реакцияның энергиясы электр тоғына айналатын электролит ерітіндісіне батырылған екі электродтан тұратын жүйе гальваникалық элемент деп аталады.

 

3.1 Гальваникалық элемент туралы жалпы тұрғылар

 

1) Гальваникалық элементе өздігінен жүретін тотығу-тотықсыздану реакциясы іске асады.

2) Кез келген гальваникалық элементте электр тоғының түзілу себебі - электродтар арасындағы потенциалдар айырымы.

3)  Гальваникалық элементте анодтың рөлін электродтық потенциалының мәні төменірек (терісірек) болатын электрод атқарады. Анодта әрқашан тотығу процесі жүреді. Анод – гальваникалық элементтің теріс полюсі.

4) Гальваникалық элементтің потенциалы жоғарырақ болатын электрод катодтың рөлін атқарады. Электрод батырылған электролиттің катиондары әрқашан катодта тотықсызданады. Катод – гальваникалық элементтің оң полюсі.

5)   Гальваникалық элементтің екі электроды потенциалдарының айырымы неғұрлым үлкен шама болса, соғұрлым оның электрқозғаушы күші (ЭҚК) де үлкен  болады.

    ЭҚК (Г.Э.)  =   Е _катод  - Е _анод   > O,                                   (5.9)

          мұнда  Е _катод, Е_анод – сәйкесінше катод пен анодтың электродтық потенциалдары.

6)     Гальваникалық элементе тек өздігінен жүретін тотығу-тотықсыздану реакциясы іске асатындықтан, ∆G < O,  мұнда ∆G – Гиббстің бос энергиясы.

7)     Гальваникалық элемент электр тоғының көзі болғандықтан мұнда электр тоғының жұмысы деген түсінік енгізіледі:

А = n(ē)  ∙ F ∙ ЭДС (Г.Э)  =  n(ē) ∙ F ∙ E,                              (5.10)

          мұнда  Е – гальваникалық элементтегі потенциалдардың айырымы (ЭҚК);

          F – Фарадей саны (96500 Кл);

          n(ē) – тотығу-тотықсыздану реакциясына қатысатын электрондар саны.