Dominik Trojnar 2005-11-28
I TD, gr. Lab. 02
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 23
Sprawdzanie praw elektrolizy Faraday'a.
Zagadnienia do samodzielnego opracowania
Przepływ prądu przez elektrolity
Substancje o wiązaniu jonowym lub cząstki polarne kwasów, zasad i soli rozpuszczane w cieczy o dużej względnej przenikalności elektrycznej ulegają rozpadowi na jony, czyli dysocjacji elektrolitycznej. Roztwory takie nazywamy elektrolitami.
W elektrolitach, równolegle do dysocjacji, przebiega proces rekombinacji jonów. W związku z tym ustala się równowaga dynamiczna pomiędzy liczbą cząsteczek rozpadających się i powstających. Przez stopień dysocjacji α określa się stosunek liczby moli cząsteczek zdysocjowanych n, do ogólnej liczby moli cząsteczek n0 zawartych w roztworze:
Przykłady dysocjacji elektrolitycznej:
Przewodnictwo elektryczne elektrolitów polega na ruchu jonów dodatnich (kationów) w kierunku elektrody ujemnej (katody), a jonów ujemnych (anionów) w kierunku elektrody dodatniej (anody). Ładunki jonów po dojściu do anody i katody ulegają zobojętnieniu i na elektrodach wydzielają się pierwiastki w czystej chemicznej postaci, bądź wchodzą w reakcje. Przewodnictwo elektryczne elektrolitów rośnie ze wzrostem temperatury (przeciwnie niż w metalach), ponieważ rośnie stopień dysocjacji i ruchliwości jonów. Przepływ prądu przez elektrolity i towarzyszące mu reakcje chemiczne określa się mianem elektrolizy.
Prawa Faraday'a
Wspomniane już wydzielanie się substancji chemicznych na elektrodach podlega prawom Faraday'a, Pierwsze z nich mówi, że masa substancji wydzielonej na każdej z elektrod jest proporcjonalna do wartości ładunku przeniesionego przez elektrolit:
,
gdzie k to równoważnik elektrochemiczny, Q - ładunek elektryczny, I - natężenie prądu, τ - czas elektrolizy. Równoważnik elektrolityczny k jest równy liczbowo masie substancji wydzielonej przy przepływie przez elektrolit ładunku 1 C.
Drugie prawo elektrolizy Faraday'a podaje, że masy substancji wydzielonej na różnych elektrodach przy przepływie tego samego ładunku, są proporcjonalne do odpowiednich gramorównoważników chemicznych tych substancji:
gdzie R=M/z to gramorównoważnik chemiczny substancji, M - masa atomowa (molowa) substancji, z - wartościowość jonów. Z powyższych równań wynika, że stosunek gramorównoważnika chemicznego do elektrochemicznego jest wielkością stałą:
gdzie F jest stałą Faraday'a. Przepływ takiego ładunku przez elektrolit powoduje wydzielenie 1 gramorównoważnika chemicznego substancji. Można obliczyć, że stała Faraday'a jest równa iloczynowi ładunku elementarnego e i liczby Avogadra NA :
.
Wykonanie ćwiczenia
Obwód został połączony według schematu podanego w zadaniu.
Katoda została oczyszczona papierem ściernym, wypłukana w wodzie i osuszona.
Masa katody została zmierzona na wadze analitycznej.
Katoda została umieszczona w elektrolicie i obwód został włączony na czas 30 minut.
Katoda została opłukana w wodzie i wysuszona.
Masa katody została ponownie zmierzona na wadze analitycznej.
Wyszukiwarka