Электролиттердегі электр тогы. Электролиз
Жамбыл облысы Сарысу ауданы
Жаңатас қаласы №5 Жаңатас колледжі
Физика пән мұғалімі Ажибекова З. Т.
Сабақтың тақырыбы: Электролиттердегі электр тогы. Электролиз.
Сабақтың мақсаты: 1. Білімділік: Химия сабағында алған мәліметтерді пайдалана
отырып, тақырып бойынша білімін ары қарай кеңейту және тереңдету.
2. Дамытушылық: Диссоциация, катиондар, аниондар ұғымдарының
ғылыми түсініктерін қалыптастыру.
3. Тәрбиелік: Химия мен физика сабақтарының ұқсас мәліметтерін
біріктіре отырып түсіну, қорытынды жасай білу, шығармашылыққа
бағыттау.
Сабақтың типі: Жаңа мағлұмат беру.
Сабақтың түрі: Кіріктірілген (физика, химия).
Қолданылатын құрал- жабдықтар: Ток көзі, амперметр, электролиттік ванна, шам, ас тұзы, дистильденген су, графопроектор.
Тақтада мына эпиграф жазулы тұрады: «Химия – физиканың оң қолы, көзі- математика»
(М.В.Ломоносов).
Сабақтың барысы: І.Үйымдастыру кезеңі.
ІІ.Үй тапсырмасын сұрау.
ІІІ.Үй тапсырмасын қорытындылау.
ІҮ. Жаңа сабаққа кіріспе
Ү. Жаңа сабақ
ҮІ. Жаңа сабақты бекіту
ҮІІ.Қорытындылау
ҮІІІ. Бағалау
ІХ.Үйге тапсырма беру.
Физика пән мұғалімі: Электр тогының қышқылдың, тұздардың және сілтілердің ерітінділері арқылы өтуін қарастырайық.
Таза су – диэлектрик, оған тәжірибе жасап , көз жеткізуге болады.
Егер қыздырғыш шамды ішіне екі металл пластина салынған таза (дистильденген) су құйылған ваннаға тізбектей қосып, шам мен ваннаны ток көзіне қоссақ, шам жанбайды.
Топқа сұрақ қойылады: Осы кезде шам жанады ма, әлде жанбайды ма?
Суға қант ұнтағын салып тәжірибені қайта жасап көреміз.
Енді осы тәжірибені суға ас тұзының ұнтағын салып жасап көреміз.(Қойылған сұрақты тағы қоямыз). Білімгерлердің жауаптарынан кейін ас тұзының дистильденген суда еритіндігі туралы қорытындыға келеді. Нәтижесінде, шам жанады (дистильденген суда ас тұзының еруі кезінде электр тогын тасымалдайтын зарядталған бөлшектер пайда болады екен).Су молекулалары табиғи дипольдар болып табылады. Суға салынған тұз қышқылының әрбір молекуласы Nа+ және Сl- иондарынан тұрады, оларды біріктіріп ұстап тұрған кулондық тартылыс күші. Су молекуларының жан-жақтан соқтығысуы салдарынан тұз қышқылы молекуласы иондарға ыдырайды. Молекулалардың еріткіштің әсерінен иондарға ыдырауы электролиттік диссоциация деп аталады. Ерітілген зат молекулаларының қандай бөлігінің иондарға ыдыраған молекулалар болып табылатынын көрсететін сан диссоциация дәрежесі деп аталады.
Күкірт қышқылы молекулаларының диссоциациялануы мына теңдеумен өрнектеледі:
Н 2 SO4 = 2Н+ + SO-4
Ток электролит арқылы өткен кезде заттың түрленуі қатар өтеді.
Электролит арқылы ток өткен кезде электродтарда заттың бөлініп шығу процесі электролиз деп аталады.
Ерітінді арқылы өтетін заряд пен катодтың массасын электролизге дейін өлшей отырып, Фарадей мынаны тағайындады:
m = k * q
яғни электролиз кезінде бөлініп шығатын заттың массасы ерітінді арқылы өткен зарядқа тура пропорционал. Мұндағы k – бөлініп шыққан зат массасының заттың тегіне тәуелділігін көрсететін пропорционалдық коэффициенті, ол заттың электрохимиялық эквиваленті деп аталады.
Сонымен, электролиз кезінде бөлініп шыққан зат массасын анықтау үшін Фарадейдің І заңын қолданады екенбіз:
m = k * I * t
Иондардың мольдік массасының олардың валенттілігіне қатынасы М/n осы иондардың химиялық эквиваленті деп аталады.
Мысалы, мыстың салыстырмалық атомдық массасы – 63,64г/моль, ал оның химиялық эквиваленті 31,77*10-3кг/моль болады.
Фарадей өз тәжірибелеріне сүйене отырып, электродта бір химиялық эквиваленттің кез келген түрдегі иондарының бөлініп шығуы үшін электролит арқылы зарядтың бірдей F мөлшерін жіберу керек екенін тапты. Зарядтың немесе электрдің бұл мөлшерін Фарадей тұрақтысы деп атайды:
F = 9,65*104 Кг/моль.
Демек, бір химиялық эквивалентті құрайтын барлық иондардың жалпы заряды F мәніне тең.
Бұл теңдеу Фарадейдің ІІ заңының математикалық өрнегі болып табылады.
Электролиздің техникада кеңінен қолданылуына бірнеше мысалдар атап өтейік: металлургияда металды бөгде қоспалардан арылту үшін, балқытылған кеннен сумен реакцияға түспейтін және судағы ерітіндіден өз бетінше бөлінбейтін жеңіл металдарды алуға пайдаланады.Осындай тәсілмен алюминийді, натрийді, литийді және т. б. алады.
Металды ерітіндіден бөліп алуды электрострикция деп атайды, бұл тәсілмен мырыш пен никель алынады. Электролиз кезінде бөлініп шыққан өттек атомы өте күшті тотықтырғыш болады, оны дәрі-дәрмек жасаған кезде қолданады. Металдарды ауада тотықпау үшін басқа металмен қаптау гальваностегия әдісі болып табылады, бұл әдіс әшекей бұйымдарды алтынмен, күміспен жалатуда пайдаланылады.
Химия пән мұғалімі: Ас тұзы суда ерігенде заряды бар бөлшектерге – иондарға ыдырап, электр тогын тасымалдайды:
Na Cl = Na+ + Cl-
Суда ерігенде немесе балқығанда электролиттің иондарға ыдырау процесі электролиттік диссициациялану құбылысы деп аталады. Мұндағы Na+ – оң ион, оны катион деп, ал Cl- – теріс ионды анион деп те атайды. Оң иондардың катион деп аталу себебі – бұл бөлшектер катодқа қарай қозғалады, ал аниондар анодқа қарай қозғалады екен.
1887 жылы швед ғалымы С.Аррениус ұсынған электролиттік диссоциациялану теориясы қышқылдарды судағы ерітіндісінде сутек иондарын түзетін электролит ретінде, ал негіздерді гидроксид иондарын түзетін электролит ретінде анықтайды. Көптеген негіздер суда нашар ериді. Бірақ балқытқанда иондарға ыдырайды да, электр тогын өткізеді, сол себепті электролиттерге жатады. Сонымен, электролиттік диссоциациялануды электр тогын өткізу қабілеті бар иондарға ыдырайтын электролит түзілу процесі деп те атайды.
Көптеген бейорганикалық заттар тұздар класына жатады, өйткені олардың құрамына белгілі функциялық қасиеттері бар катиондар мен аниондар кіреді. Сондықтан тұз тәрізді күрделі заттардың балқымалары ( егер олар ыдырамаса) электр тогын өткізетін электролиттік жүйе болып табылады. Бұл тұздардың құрамында қышқыл катионы және анионы бар екенін көрсетеді.
Бекітуге арналған тест тапсырмасы.
| Өткізгіштер | ||
| металдар | сұйықтар | |
| 1 | Заряд тасымалдаушылар | |
| 2 | Вольт-амперлік сипаттама | |
| 3 | өткізгіш бойымен токтың өтуі | |
| 4 | Кедергі қандай шамаларға байланысты және қалай болады? | |
| 5 | Кедергінің температураға байланыстылығы | |
| 6 | Оң ион | |
Кодоскоппен дұрыс жауаптары көрсетіледі. Білімгерлер өздерін-өздері бағалайды.
Есеп:
Электролиз кезінде тізбектеп жалғанған екі ваннаның біріншісінде 39 г цинк, ал екіншісінде 22,4 г темір бөлінеді. Цинк екі валентті болса, темірдің валенттігі?
Берілгені: m ц = 39 г
m т = 22,4 г
n ц = 2
Т /к: n т – ?
Жауабы:
Қорытындылау.
Үйге тапсырма беру: § 12.3; 330 бетте 23-жаттығу №5