Электрохимия негіздері

Дәріс тақырыбы: Электрохимия негіздері

Оқу нәтижелері. Осы тақырыпты сәтті мегерген студент:

- Электрохимияның негізгі түсініктері мен заңдарын біледі;

- Химияның түсініктерiмен заңдарын заттар мен процестерді сипаттауға қоланады.

Дәріс жоспары

1. Электролит ерітінділері.

2. Электролит ерітінділерінің электр өткізгіштігі

Дәріс тезистері

Электрохимия–химиялық процестер мен электрлік құбылыстар арасындағы байланысты зерттейтін физикалық химияның бір тарауы. Сондай-ақ бұл тарауда еріген және балқыған электролиттердің де қасиеттері де қарастырылады. Электролит ерітінділер деп қозғалыстағы иондардың көмегімен электрлік ток өткізетін ерітінділерді айтады. Сол сияқты электрохимия құрамына электролиз процестері мен оларға кері жүретін гальваникалық элементтердегі процестер де енеді. Мұндағы бірінші  және екінші процестерде электролиттер ерітінділерімен көбіне металл пластикасынан жасалған электроттардан тұрады. Әдетте, ерітінділердің немесе ерітіндімен электроттардың шекаралары белгілі бір себептер мен электрлік зарядталған болып келеді. Сондықтанда электрохимияға Автралия ғалымы Дж.Бокрис берген «Электрохимия зарядталған беттер мен электролиттердің қасиеттерін зерттейді» деген  ғылыми  анықтаманы еске түсірген артық болмас.

Электрохимияның пайда болуы Л. Гальвани және А. Вольта сияқты ғалымдардың есімдерімен тығыз байланысты. Бақа бұлшық етінің қозғалысын зеттеу кезінде, Гальвани күтпеген жерден металл пластинкасы мен бақаның табанынан тұратын электр тізбегін алады. Ол өз тәжірибесіне сүйеніп, электр тоғының пайда болуын тек ірі организммен байланыстырады. Ал, 1799 жылы ғылым тарихында бірінші болып Вольта гальваникалық элементтердің батареясын жасайды. Мұны сол кезде вольттық электрлік бағана детін. Әрине, бұл құбылыс Гальванидің «жаны бар электр ток» атты болжамын жоққа шығарып, бұл салада жаңа ұғым, тың бағыт тудырды. Ол кездегі бірінші гальваникалық элементтер аралары электролит ерітінділеріне малынған матамен бөлінген мыс және мырыш пластинкалырынан  тұратын.

1834 жылы М. Фарадей электролиздің негізгі екі заңын ашып, тұжырымдады. Бұл электрохимия саласындағы аса үлкен заңдылық болды. Фарадейдің электролиз заңына сүйеніп, электрлік құбылыс пен материя арасындағы тығыз байланысты тура көрсетті  және Стоней ең кішкене элементар электрлік зарядтын өлшемі ретінде 1891 жылы «электрон» деген терминді  енгізді.

Электрохимия С. Аррениус, Ф. Кольрауш, В. Оствальд және басқада көптеген ғалымдардың түбегейлі еңбектері негізінде тек 19 ғасырдың соңында ғана физикалық химияның бір саласына айналды.

Электролиттік ерітінділер. Еріген кезде еріткішпен әрекеттесіп, иондарға диссоцияцияланып ерітіндіге ток өткізгіштік қабілетберетін заттарды электролиттер дейді. Кейде электролиттер ионогенді және ионоферлі болып екіге бөлінеді. Ионогенді электролиттер таза күйінде диссоцияланбаған молекулалардан тұрады. Бұл тектес электролиттерге сірке қышқылы, тұз қышқылы және т.б.лар мысал бола алады. Ал, ионаферлі электролиттерге ешбір еріткіште ерімесе де, таза қалпында-ақ өз құрамында диссоцияланған иондары бар қосылыстар жатады. Бұл топқа көптеген тұздар мысал болады. Егер электролит толық диссоцияланса және осы кездегі әрбір молекула ν иондарға ыдыраса ондағы ерітіндідегі иондар саны Νν болады,мұндағы Ν- электролит молекуласының саны. Егер де барлық молекула диссоцияланбастан, оның бөлігі ғана ыдыраса, онда ерітіндідегі бөлшектер саны Ν электролитіндегі і есе аз болады, мұндағы ν изотоникалық коэфицент, кейде оны Вант – Гофф  коэфиценті де дейді.

І = 1 + α ( ν - 1)

Мұндағы α – дис-н дәрежесі кейде оны иондану дәрежесі десе, енді бірде дис-ну коэф-ті дейді. Дис-ну дәрежесі иондарға ыдыраған молекулалардың электролиттердегі барлық молекулаларға қатынасымен анықталады. Бұдан электролиттердің аномальдік, колигативтік қасиеттерге бейім екендігін байқаймыз. Егер, электролит емес ерітінділердің коллегативті қасиеттерін өрнектейтін теңдеуге изотоникалық коэф-ті енгізсе, онда тәжірибе кезінде және есептеу арқылы алынғын шамаларды  теңеуге болады.