Laboratorium z Fizyki
Borek Rafał	Grupa 11	Wydział Mechaniczny		Politechnika Świętokrzyska		1998-04-20
Nr ćwiczenia	Elektroliza
E3
		Ocena	Data		Podpis
Teoria
Wykonanie

Wiadomości teoretyczne

W wyniku reakcji z rozpuszczalnikiem drobiny kwasów, zasad i soli rozpadają się na jony. Proces ten nosi nazwę dysocjacji elektrolitycznej. Elektrolity, czyli roztwory substancji ulegających dysocjacji, dzielimy na dzielimy na zdysocjowane całkowicie i częściowo na jony. Miarą dysocjacji elektrolitycznej, czyli miarą mocy elektrolitu jest stopień dysocjacji substancji rozpuszczonej. Praktycznie wszystkie kwasy oraz sole są elektrolitami mocnymi. Natomiast nieorganiczne kwasy wieloprotonowe a także kwasy organiczne oraz zasady są elektrolitami słabymi.

Elektroliza jest to zmiana składu chemicznego roztworu (lub stopu) podczas przepływu stałego prądu elektrycznego, spowodowana przyłączeniem lub utratą elektronów substancji rozpuszczonej (lub stopionej).

W czasie elektrolizy w wyniku przyłączenia elektronów do jonów powstają na katodzie produktu redukcji, a na anodzie, w wyniku strat elektronów - produkty utleniania.

Jakościowe zmiany składu roztworu zależą od charakteru procesów elektrodowych, zachodzących na katodzie i anodzie. Reakcją elektrodowym mogą towarzyszyć reakcje wtórne:

1. gdy w miejsce elektrod platynowych zastosować elektrody reagujące chemicznie,

2. gdy pewne jony, zwłaszcza jony metali alkaicznych redukują się bardzo trudno.

W wyniku przebiegu reakcji elektrodowych powstaje chlor (anoda) i wodór (katoda), a w przestrzeni katodowej pojawia się roztwór NaOH, Na⁺ redukujący się bardzo trudno migruje do przestrzeni katodowej, gdzie w wyniku reakcji katodowej zwiększa się stężenie jonów OH^-.

Zmiany ilościowe w elektrolizie opisują prawa Faradaya.

I prawo: Masa substancji, która uległa przemianie na elektrodzie podczas przepływu prądu przez elektrolit jest wprost proporcjonalna do ładunku elektrycznego jaki przepłynął w czasie:

II prawo: stosunek mas różnych substancji ulegających przemianą chemicznym na elektrodach podczas przepływu jednakowych ładunków elektrycznych jest równy stosunkowi ich równoważników chemicznych:

Z praw elektrolizy wynika, że do wydzielenia 1 gramorównoważnika dowolnej substancji potrzeba takiego samego ładunku. Ładunek ten nosi nazwę stałej Faradaya i wynosi

F = 96,500 kulombów. Podstawiając t₂ wielkość do I prawa elektrolizy w miejsce ładunku q zaś
w miejsce masy m, otrzymujemy:

a stąd

W równaniach M - oznacza masę atomową wydzielanej substancji,

Z - wartościowość tej substancji.

Jakkolwiek liczba elektronów otrzymywanych na anodzie jest równa liczbie elektronów dostarczonych do katody - to jednak szybkość poruszania się różnych jonów są różne.

Opracowanie wyników

Masa początkowa m₁ = 56,02 [g]

Masa końcowa m₂ = 56,37 [g]

Masa wydzielona m = m₂ - m₁ = 0,35 [g]

Równoważnik elektrochemiczny

Stała Faradaya

M - masa atomowa miedzi M = 63,546

Z - wartościowość miedzi Z = 29

	t[s]	J[A]	k	F [C]
	180	0,70	0,002778	788,847
	360	0,66	0,001473	1487,540
	540	0,50	0,001296	1690,386
	720	0,45	0,001080	2028,463
	900	0,08	0,004861	450,770
	1080	0,09	0,003601	608,539
	1260	0,10	0,002778	788,847
	1440	0,12	0,002025	1081,847
	1620	0,12	0,001800	1217,078
	1800	0,14	0,001389	1577,694
Średnie wartości	990	0,30	0,001194	1834,632

Ocena błędów:

Dokładność ważenia Δm = 0,001 [g]

Dokładność pomiaru czasu Δt = 1 [s]

ΔJ = 0,001 [A]

1. Stała k

0,0000073

2. Stała Faradaya F

11,215

1

3

---