3.2 Гальваникалық элемент жұмысының сұлбасы

 

          Гальваникалық элементтің құрылымын әдетте электрохимиялық сұлбамен өрнектейді.

          Электрохимиялық сұлбада алдымен бір электродтың материалы, одан кейін – бұл электрод батырылған ерітіндісі, екінші электрод батырылған ерітінді, соңында – екінші электродтың материалы. Электрод пен электролит ерітіндісі арасындағы бөлу бетін бір таяқшамен көрсетеді (I). Қос таяқшаны екі ерітіндінің арасындағы бөлу бетін көрсету үшін қояды.

          Мырыш-сутектік гальваникалық элементтің құрылымы келесі сұлбамен көрсетіледі:        

(-)  Zn│ZnSO₄,  ер-ді ║ ер-ді H₂SO₄ │Pt, Н₂ (+).

          

3.3 Химиялық және концентрациялық гальваникалық элементтер

 

          Электродтардың әр түрлі табиғатына байланысты химиялық энергиядан электр энергиясы түзілетін гальваникалық элементтер химиялық гальваникалық элементтер деп аталады. Мысалы, жоғарыда келтірілген цинк – сутектік гальваникалық элемент.

          Мұнымен қатар концентрациялық гальваникалық элементтер де болады. Концентрациялық гальваникалық элемент иондарының активтілігі әр түрлі болатын тұздарының ерітінділеріне батырылған екі бірдей электродтан тұрады. Концентрациялық гальваникалық элементтің мысалы – мыс иондарының концентрациясы с^I және с^II мыс сульфаты ерітіндісіне батырылған мыс электродтары. Бұл элементтің сұлбасы келесі:

(-)  Сu│CuSO₄ , ер-ді ║ CuSO₄ , ер-ді│Cu  (+)       с^I  < с^II.

                                                                                 

          Концентрациялық гальваникалық тізбекте анод рөлін иондарының концентрациясы азырақ болатын ерітіндіге батырылған электрод атқарады. Гальваникалық тізбек жұмыс істегенде анодта мыстың тотығу процессі жүреді: 

(-) А: Сu⁰     Сu²⁺,

ал катодта – ерітіндідегі мыс иондарының тотықсыздануы: 

(+) К: Сu²⁺    Сu⁰.

          Концентрациялық гальваникалық элементтің электродтық потенциалы электролит иондары концентрацияларының қатынасына тәуелді болады.

        с^I  <  с^II  болған жағдайда  

 =   .                                              (5.11)

 

Типтік есеп № 6

          Темір (ІІ) сульфаты ерітіндісіндегі темір пластинасы мен мыс (ІІ) сульфаты ерітіндісіндегі мыс пластинасынан құрастырылған гальваникалық элементтің жұмысының сұлбасын жазыңыз. Гальваникалық элементтің электродтарында қандай процестер өтеді? Реакция теңдеулерін жазыңыз.

Шығарылуы

а) Темір және мыс электродтарының стандартты электродтық потенциалдарының мәндерін кестеден табамыз (3 Қосымша):

 = -0,44 В;     =  +0,34 B.

          Мыс электродының стандартты электродтық потенциалының мәні темірдікінен жоғары:

=  -0,44 В  <  =  +0,34 B.

         Олай болса, мыс электроды берілген гальваникалық элементте катодтың, ал темір электроды – анодтың рөлін атқарады.

б)  Гальваникалық элементтің  электрохимиялық сұлбасын келтірейік:

(-)  Fe│FeSO₄ ║ CuSO₄│Cu  (+).

в)  Гальваникалық элементтің  электродтарында өтетін процестерді жазайық.

                          1 х     (-) А   Fe⁰        Fe²⁺, тотығу процесі

         1 х     (+) К  Сu²⁺      Сu⁰ , тотықсыздану процесі

 

                             Токтүзуші реакция: Fe⁰  +  Cu²⁺  =  Fe²⁺  +  Cu⁰

                                                              Fe⁰  +  CuSO₄  =  FeSO₄  +  Cu.