ისწავლე თამაშით
ქიმიაელექტროქიმია
დღის საკვლევი პრობლემა

როგორ გარდაიქმნება სპონტანური redox რეაქცია ელექტრულ ენერგიად და რა იცვლება ელექტროლიზისას?

მარტივად: ააწყე გალვანური ელემენტი, განსაზღვრე ელექტრონების გზა და შემდეგ მართე ელექტროლიზის პროდუქტი.

ზუსტი ახსნა: ანოდზე ყოველთვის ჟანგვაა, კათოდზე — აღდგენა; გალვანურ ელემენტში რეაქცია დენს წარმოქმნის, ელექტროლიზში კი გარე წყარო არასპონტანურ პროცესს მართავს.

წინარე ცოდნის სწრაფი შემოწმება

რომელ ელექტროდზე მიმდინარეობს ჟანგვა?

01 · გაიგე

ელექტროქიმია

ანოდზე ყოველთვის ჟანგვაა, კათოდზე — აღდგენა; გალვანურ ელემენტში რეაქცია დენს წარმოქმნის, ელექტროლიზში კი გარე წყარო არასპონტანურ პროცესს მართავს.

01

ელექტროდების უცვლელი როლები

ანოდზე ყოველთვის ჟანგვაა, კათოდზე კი აღდგენა. გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითია, ელექტროლიზურ უჯრედში დადებითი. Zn/Cu ელემენტში Zn ელექტრონებს გასცემს, Cu²⁺ იღებს; მარილის ხიდი იონების მოძრაობით ხსნარების მუხტს აბალანსებს.

ანოდი: Zn→Zn²⁺+2e⁻კათოდი: Cu²⁺+2e⁻→Cu
  • ელექტროდების სახელები რეაქციას აღნიშნავს და არა უცვლელ ნიშნებს.
  • ელექტრონები გარე მეტალურ წრედში მოძრაობს; ელექტროლიტში დენს იონები ატარებს.
02

ნალღობი და წყალხსნარი

NaCl-ის ნალღობში Na⁺ კათოდზე ნატრიუმად აღდგება. წყალხსნარში კათოდზე წყალი წყალბადად აღდგება და არა Na⁺ ნატრიუმად. ანოდის პროდუქტი იონებზე, კონცენტრაციაზე, ელექტროდსა და პირობებზეა დამოკიდებული, ამიტომ ნალღობის ტოლობას წყალხსნარს ავტომატურად ვერ მივაკუთვნებთ.

  • ნალღობისას კონკურენტი წყალი არ არის.
  • ელექტროდის მასალა ინერტული ან რეაქციაში მონაწილე შეიძლება იყოს.
  • პროდუქტების პროგნოზისას პირობები აუცილებელია.
03

დენიდან პროდუქტის მასამდე

Q=It განსაზღვრავს გატარებულ მუხტს. ელექტრონების მოლებია Q/F, სადაც F≈96500 კულონი/მოლია. თუ ერთი იონის აღდგენას z ელექტრონი სჭირდება, პროდუქტის მოლები Q/(zF) იქნება. ეს თეორიული რაოდენობა 100%-იან დენურ გამოსავალს გულისხმობს.

m=MIt/(zF)
  • I ამპერებში და t წამებში ჩასვი.
  • z მიიღება ნახევარრეაქციიდან და არა შემთხვევით მოლური მასიდან.
ამოხსნილი მაგალითი

Cu²⁺-ის აღდგენისას 9650 კ მუხტი გავიდა. M(Cu)=64 გ/მოლი, F=96500 კ/მოლი. 100%-იანი გამოსავლით რამდენი გ Cu გამოიყოფა?

  1. Cu²⁺+2e⁻→Cu, ამიტომ z=2.
  2. n(e⁻)=9650/96500=0.1 მოლი; n(Cu)=0.05 მოლი.
  3. m=0.05·64=3.2 გ.
3.2 გ სპილენძი
02 · ივარაუდე და გამოსცადე

ელექტროლიზის უჯრედი

ააწყე გალვანური ელემენტი, განსაზღვრე ელექტრონების გზა და შემდეგ მართე ელექტროლიზის პროდუქტი.

DCe⁻ →Cu: 0.237 g

ერთი მდგომარეობა, ერთი ნაწილაკური/რაოდენობრივი მოდელი და მისგან გამოთვლილი შედეგი.

უცვლელ დროში დენის ძალის ზრდა გამოყოფილი Cu-ის მასას რას უზამს?
03 · გაზომე

ცვლადის გავლენა მონაცემებში

მრუდის ყველა წერტილი იმავე გამოთვლის წესიდან მიიღება; მეორე ცვლადი უცვლელია.

დენის ძალაკათოდზე გამოყოფილი Cu

როგორ წავიკითხოთ?

შეადარე მრუდის საწყისი და ბოლო მონაკვეთი. თუ დახრა მცირდება, სისტემას შეიძლება შემზღუდველი ფაქტორი ან გაჯერება ჰქონდეს.

გატარებული მუხტი 720 C

მოდელი სტანდარტულ პირობებსა და იდეალურ ეფექტიანობას იყენებს; რეალურ ძაბვაზე კონცენტრაცია, შიდა წინაღობა და ზედაპირული კინეტიკა მოქმედებს.

04 · ახსენი და შეამოწმე

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu რომელ ელექტროდზე მიმდინარეობს?

საერთაშორისო სიღრმის ორიენტირები

Cambridge AS & A Level 9701 · AP Chemistry: Electrochemistry · IB Chemistry: Reactivity

ქიმიის სასწავლო გზაზე დაბრუნება
კვლევის ჟურნალი

პროგნოზიდან მტკიცებულებამდე

ჟურნალი ქულას მხოლოდ დაწკაპუნებისთვის არ გაძლევს. საჭიროა ცვლადების სწორად განსაზღვრა, სამი გაზომვა და მონაცემით დასაბუთებული დასკვნა.

1წინარე ცოდნა
2პროგნოზი და ცვლადები
3სამი გაზომვა
4CER დასკვნა

1. კითხვა, ჰიპოთეზა და ცვლადები

საკვლევი კითხვა: როგორ მოქმედებს დენის ძალა გამოყოფილი ნივთიერების მასაზე?

რომელია დამოუკიდებელი ცვლადი?
  1. შეცვალე მხოლოდ დამოუკიდებელი ცვლადი.
  2. დანარჩენი პირობები უცვლელად შეინარჩუნე.
  3. შედეგის ნახვამდე დაწერე პროგნოზი.
  4. ჩაატარე სამი ცდა და შეადარე მონაცემები.

2. განმეორებითი გაზომვები

საშუალო—
სამივე გაზომვის შემდეგ აქ მონაცემთა გრაფიკი გამოჩნდება.
CER

3. მტკიცება + მტკიცებულება + მსჯელობა

კარგი დასკვნა ამბობს რა მოხდა, ასახელებს რიცხვით მონაცემს და ხსნის მას ქიმიური მექანიზმით.

დასკვნის დასასრულებლად სამივე CER ველი შეავსე და მტკიცებულებაში რიცხვები გამოიყენე.

სასწავლო მოდელის საზღვარიმოდელი სტანდარტულ პირობებსა და იდეალურ ეფექტიანობას იყენებს; რეალურ ძაბვაზე კონცენტრაცია, შიდა წინაღობა და ზედაპირული კინეტიკა მოქმედებს.

RAMP უსაფრთხოებაელექტროლიზმა შეიძლება აალებადი ან ტოქსიკური აირი წარმოქმნას; დენი და ხსნარი დამატებითი რისკია. ვირტუალური უჯრედი რეალურ დენსა და რეაგენტს არ იყენებს. არ ჩაატარო მარილიანი წყლის ან უცნობი ხსნარის ელექტროლიზი სახლში. რეალური ცდა მოითხოვს დაბალ ძაბვას, ვენტილაციას, PPE-სა და პროდუქტის წინასწარ შეფასებას.

პროგრესი ინახება ამ მოწყობილობაზე.

ონლაინ მოდელი არ არის რეალური ცდის ჩატარების ნებართვა. სახლში ქიმიური ცდა მხოლოდ მკაფიოდ ნებადართული მასალებითა და პასუხისმგებელი ზრდასრულის ზედამხედველობით ჩაატარე.