Электрохимиялы дістерді лшенетін параметрлеріне байланысты классификациялау
Химиялы энергияны электр энергиясына ауысуы тек ана электрохимиялы жйеде жзеге асады.
Электрохимиялы жйені мынадай рамдас блшектері болады:
1) электролит – бойынан электр тогын ткізетін ерітінді.
2) электродтар – электролит ерітіндісіне батырылан электрон ткізгіштік абілеті бар металл пластинка. Электродтар арылы электр энергиясы тасымалданады жне тек электродтарда ана электрохимиялы реакциялар жзеге асады. Сондытан олар электрохимиялы жйені е маызды рамдас блшегі деп есептеледі.
3) металды ткізгіш, ол электродтарды бір-бірімен жаластырып, ток туін амтамасыз етеді. Оны сырты тізбек депте атайды.
Сонымен, кез келген электрохимиялы рылы кем дегенде 2 электродтан трады жне бл электродтар, электролит ерітіндісіне батырылып, бір-бірімен металды ткізгішпен жаластырылады (14.34-сурет).
| Сырты тізбек |
| е |
| е |
| е |
| Ox2 |
| Э2 |
| е |
| Red1 |
| Э1 |
| KCl |
14.34-сурет. Электрохимиялы яшы.
Химиялы реакцияларды жруі нтижесінде пайда болан химиялы энергияны электр энергиясына айналдыратын электрохимиялы жйені химиялы ток кзі (ХТК) немесе гальваникалы элемент (ГЭ) деп атайды. Ал, сырттан берілген электр энергиясыны серінен химиялы згерістер жзеге асатын электрохимиялы жйені электролизер немесе электролиттік яшы (ыдыс) деп атайды. Сызбанса трінде мынадай болады:
ГЭ
Химиялы реакция электр энергиясы
Электролизер
Электр энергиясы химиялы реакция
Екеуі біріктірілген сызбансаны жалпы трде былай крсетуге болады:
ГЭ
Химиялы энергия электр энергиясы
Электролизер
Яни, ГЭ пен электролиздерді бір-бірінен принциптері бойынша айырмашылыы болады, олар: 1) ГЭ – бл электр тогыны кзі, ал электролизер – электр тогын олданушы; 2) ГЭ-те химиялы энергия электр энергиясына айналады. Ал, электролизерде керісінше электр энергиясы химиялы энергияа айналады; 3) ГЭ-те электрохимиялы тотыу жне тотысыздану процестері здігінен жреді. Ал, электролизерде электрохимиялы тотыу жне тотысыздану процестері тек ана сырттан берілетін электр тогыны серінен ана жреді. Яни, олар здігінен жрмейді; 4) ГЭ-те теріс зарядталан электрод – анод,о зарядталан электрод – катод. Ал, электролизерде, керісінше, теріс зарядталан –катод, о зарядталан –анод (14.35-сурет).
Жалпы «теріс» немесе «о» зарядталан деген ымдар рашан ток кзіні полюсіне байланысты айтылады.
ГЭ-те де, электролизерде де теріс зарядталан электродта -ны арты млшері пайда болады, ал о зарядталан электродта – жетіспейді. Катод жне анод деген ымдар -ны электрод арылы ту баытына байланысты болады. Катод – бл ГЭ-ке немесе электролизерге электрон тасымалданатын электрод жне бнда – арты млшерде боландытан реакцияласатын заттарды тотысыздануы жзеге асады. Анод – бл ГЭ-тен немесе электролизерден электронды кері тасымалдайтын электрод, бнда -ны жетіспеуіне байланысты реакцияласатын заттарды тотыуы жзеге асады.
Сонымен, ГЭ – те:
(+) катодта: тотысыздану: Cu 2+ + 2 Cu o
Электролизерде:
(-) катодта: тотысыздану: Na+ + Na o
ГЭ – те:
(-) анодта: тотыу: Zn – 2 Zn2+
Электролизерде:
(+) анодта: тотыу: 2Cl- – 2 Cl2
Яни, ГЭ-пен электролизерді принципиальды айырмашылыы оларда жретін процестерді баыттарыны арама-арсылыында екенін байауа болады.
| Zn2+ |
| Cu2+ |
| Zn |
| Cu |
| a) |
| Анод Тотыу (электрон беру) |
| Катод Тотысыздану (электрон алу) |
Zn  Zn2+ + 2e
|
| -2e |
| Cu2++2е Cu |
| K+ |
| A– |
| б) |
| Катод Тотысыздану (электрон алу) |
| Анод Тотыу (электрон беру) |
| A– |
| +e– |
| A |
| –e– |
| K+ |
| +e– |
| K |
| K+ |
| – Катион |
| А– |
| – Анион |
14.35-сурет. а) гальваникалы элементті жне б) электролизерді жмыс істеу принциптерін салыстырмалы трде крсететін сызбанса.
Бірінші реттік ткізгіш, яни металл арылы электр тогы ткенде олар згеріссіз алады. Ал, егер электр тогы электролит ерітінділері (яни 2-реттік ткізгіштер) арылы тсе, электродтарда бір заттарды екінші біреулеріне айналатын процестер жреді. Нтижесінде электролит ыдырайды, бндай процестер электролиз деп аталады.
Сонымен, электролиз дегеніміз – химиялы осылысты электр тогы серінен ыдырауы, нтижесінде иондар разрядталады, яни электролиз 2-параллельді жартылай процестер: анодты тотыу жне катодты тотысызданудан трады.
Электролиттерді сулы ерітінділеріні электролизіндегі жартылай процестерге тек электролит ана емес суда атысады. Суды электролиттік ыдырауы кезінде катодта – сутегі (Н2), ал анодта – оттегі (О2) блінеді.
Сонда: катодта сутекті тотысыздануы: 2Н+ + 2 Н2. Ал, анодта оттекті тотыуы жзеге асады: 4ОН- – 4 О2 + 2Н2О
Біріктіріп жазса: 2Н+ + 4ОН- Н2 + О2 + 2Н2О
Длірек жазса: 4Н3О+ + 4ОН- 2Н2 + О2 + 6Н2О
Су мен электролитті аттас иондары бір-бірімен бсекелеседі жне катодта андай катион, ал анодта андай анион разрядталатындыы оларды разрядталу кернеуіні мніне байланысты болады, яни кернеуі тмен иондар оай разрядталады. Сызбансада крсетілгеніндей металдарды катиондара ауысуы онан сола арай артады.