Металдардың кернеу қатары және гальваникалықэлемент

Жұмыстың мақсаты

Металдардың кернеу қатарын және гальваникалық

элементтің схемасы мен электр қозғаушы күшін оқып үйрену.

Жұмыстың мазмұны

а) металдардың кернеу қатары

б) гальваникалық элементтің құрлысымен танысу

Қолданатын реактивтер мен аспаптар

а) мырыш түйіршігі;

б) мырыш, темір, қалайы, кадмий, қорғасын, мыс және күміс тұздарының ерітінділері;

в) милливольтметр, мыс-мырыш электроды, агар-агар көпіршесі

Теориялық бөлімі

Кернеу қатары металдардың химиялық активтiгiн сипаттайды. Бұл қатардан үш маңызды салдарлар шығады:

1. Неғұрлым кернеу қатарында металл солға қарай орналасқан болса, соғұрлым ол химиялық активті болады, тотықсыздандыру қабілеті жоғары, оңай тотығады және өз иондарынан қиын тотықсызданады. Мысалы: натрий металл түрінде cыртқы бiр электронын берiп, жеңiл тотығады Na⁰ - « Na⁺, өйткенi натрийдiң стандартты потенциалы j⁰ = -2,71 В, ал натрийдiң катионы қиын тотықсызданады Na⁺ + = Na⁰ өйткені оның стандарты потенциалыj⁰ = 2,71B тең.

қолданбалы химия кафедрасы

Металдардың кернеу қатары

1-кесте.

Li+/ Li0	Cs+/ Cs0	K+/ K0	Ba2+/ Ba0	Ca2+/ Ca0	Na+/ Na0	Mg2+/ Mg0	Be2+/ Be0	AI3+/ AI0	Mn2+/ Mn0	Zn2+/ Zn0
-3,04	- 3,01	-2,92	-2,90	- 2,87	- 2,71	- 2,37	- 1,85	-1,66	-1,19	-0,76

Металл иондарының тотықтыру қасиетінің күшеюі ®

Cr3+/ Cr0	Fe2+/ Fe0	Co2+/ Co0	Ni2+/ Ni0	Sn2+/Sn0	Pb2+/Pb0	H	Cu2+/ Cu0	Ag+/ Ag0	Hg2+/ Hg0	Pt2+/ Pt	Au3+/ Au
-0,74	-0,44	-0,40	-0,25	- 0,14	- 0,13	0,00	0,34	0,80	0,86	1,20	-0,76

Металдар атомдарының тотықсыздандыру қасиетінің күшеюі ®

2. Кернеу қатарындағы әрбір металл өзінен кейін тұратын металдарды олардың тұздарының ерітінділерінен ығыстырады.

Мысалы: мыс өзінен кейін тұратын күмісті оның тұзынан ығыстырады

Cu⁰ + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag⁰

3. Кернеу қатарындағы сутегінен бұрын тұратын металдардың барлығы ерітінділерден сутек ионын молекулалық түрінде ығыстырады.

Гальваникалық элемент

Гальваникалық элементте тотығу-тотықсыздандыру реакциясының энергиясы электр энергиясына айналады. Электр қозғаушы күштi тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш потенциалдарының айырымы арқылы табады. Кернеу қатарында металдар неғұрлым бiр-бiрiнен алыс тұрса, соғұрлым э.қ.к. жоғары болады.

Жұмыстың барысы

1-ші тәжiрибе. Металдардың кернеу қатары

Жеті пробиркаға мырыштың, темірдің(II), қалайының, кадмийдің, қорғасынның, мыстың және күмістің тұздарының ерітінділерін құйыңыз. Мырыш тұзының ерітіндісінен басқасына бірдей мырыштың грануларын салыңыз. Нені байқадыңыз? Орын алатын реациялардың теңдеулерін жазыңыз.

Мысалы: Zn⁰ + 2AgNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2Ag⁰

тотықсыздандырғыш: Zn⁰ – 2e « Zn²⁺

тотықтырғыш: 2Ag⁺ + 2e « 2Ag⁰

Байқаған өзгерістерді кестеге жазыңыз. Металдар бос түрінде өз тұздарынан бөлініп шыққан жағдайда ионның астында плюс, егер метал бос түрінде бөлініп шықпаса минус қойыңыз.

қолданбалы химия кафедрасы

Ерітіндіге батырылған металл	Стандартты электродты потенциал	Ерітіндідегі металдар иондары
		Zn2+	Fe2+	Cd2+	Sn2+	Pb2+	Cu2+	Ag+
Zn0

Бөлініп шыққан металдарды тотықсыздандыру қабілеті төмендеген сайын бір қатарға орналастырыңыз және олардың нормалды электродты потенциалдарын көрсетіңіз. Металдардың тәжірибе арқылы алынған қатары олардың металдар кернеу қатарындағы орындарымен сәйкес келе ме?

2-тәжiрибе. Даниэль-Якобидің гальваникалық элементiн құру

Концентрациялары 1М ZnSО₄, CuSO₄ және агар-агар толтырылған U-тәрiздi көпірше, мысты және мырышты электродтарды, көлемi 50 миллилитрлiк екi химиялық стакан, штатив, милливольтметр, екi электродты бiр-бiрiмен қосу үшiн қажет болатын сым алыңыз (1 сурет).

Екi стаканның бiреуiне 20 мл ZnSО₄ құйыныз да оған мырыш электродын батырыңыз, ал екiншiсiне 20 мл CuSО₄ ерітіндісін құйыңыз да мыс электродын батырыңыз. Екi стаканды бiр-бiрiне тақау қойып, агар-агар құйылған U-тәрiздi көпіршемен суретте көрсетiлгендей екi стаканды қосыңыз. Екi электродты сыммен милливольтметрмен қосыңыз.

Электр тоғының пайда болғанын милливольтметр стрелкасының қозғалғанынан байқайсыз.

1 - сурет - Мыс-мырышты гальваникалық элементi.

қолданбалы химия кафедрасы

Жұмысты өңдеу

1. Мысты-мырышты гальваникалық элементтiң схемасын салыңыз.

2. Мырышты анодта тотығу, мысты катодта тотықсыздандыру жүретін процестердің теңдеулерін жазыңыз. Гальваникалық элементте жүретін тотығу– тотықсыздандыру процесінің жалпы теңдеуін жазыңыз.

3. Гальваникалық элементтің электр қозғаушы күшiн есептеңiз.

Бақылау сұрақтары:

1. Күмісті AgNO₃ ерітіндісінен ығыстыру үшін қандай металдарды алуға болады?

2. Қандай металдар және қандай реттілікпен ығысады, егер қорғасынды пластинканы темір (II), магний, мыс (II), сынап(II), және күміс нитраттарының ерітінділеріне батырылған болса? Жүретін реакциялардың теңдеулерін жазыңыз.

Қолданбалы химия кафедрасының

26.08.2014 ж. отырысында

№1 бұйрықпен бекітілді

қолданбалы химия кафедрасы

№ 10 зертханалық жұмыс