Fal Jacek 07.03.2006

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 23.

Sprawdzanie praw elektrolizy Faraday'a

I. Zagadnienia do samodzielnego opracowania.

Po wprowadzeniu do elektrolitu płyt metalowych (elektrod) i połączeniu ich ze źródłem napięcia rozpoczyna się uporządkowany ruch jonów. Ujemne jony, czyli aniony, poruszają się z niewielką prędkością w kierunku dodatnio naładowanych elektrody, zwanej anodą i po zetknięciu się z nią oddają jej nadmiar elektronów , stają się cząsteczkami obojętnymi. Dodatnio naładowane kationy zobojętniają się na katodzie, tworząc również cząsteczki obojętnych związków. Ponieważ jony, podobnie jak elektrony w metalach, są nośnikami ładunków elektrycznych, zatem ich uporządkowany ruch jest jednoznaczny z przepływem prądu elektrycznego.

Zjawisko przepływu prądu elektrycznego przez elektrolit i wydzielania się produktów rozpadu na elektrodach nosi nazwę elektrolizy. Cechą charakterystyczną zjawiska elektrolizy jest to że wraz z ładunkiem elektrycznym przez elektrolit przenoszona jest stosunkowo duża masa elektronów.

Pierwsze prawo elektrolizy Faraday'a:

Masa m substancji wydzielonej z elektrolitu na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do natężenia I przepływającego prądu i czasu przepływu t.

Drugie prawo elektrolizy Faraday'a:

Równoważnik elektrochemiczny k substancji wydzielonej z elektrolitu jest wprost proporcjonalny do jej równoważnika chemicznego
.

II. Wy konanie ćwiczenia:

1. Połączyć obwód według schematu.

2. Sprawdzić poprawność obwodu elektrycznego zamykając obwód na krótki czas. Jednocześnie regulować natężenie prądu w obwodzie tak by gęstość prądu nie przekraczała
   (natężenie prądu wyznaczyć w odniesieniu do powierzchni elektrody).

3. Wyjąć katodę, oczyścić starannie papierem ściernym, wypłukać wodą. Wyznaczyć masę m₁ za pomocą wagi analitycznej.

4. Umieścić ponownie katodę w elektrolicie, włączyć prąd, uruchamiając jednocześnie zegar. Utrzymywać stałą wartość natężenia prądu przez czas t=30.

5. Po upływie tego czasu przerwać dopływ prądu. Opłukać katodę wodą, osuszyć i wyznaczyć masę m₂ katody. Masę wydzielonej miedzi obliczyć ze wzoru m = m₁ - m₂. Na podstawie wzoru

obliczyć równoważnik elektrochemiczny.

6. Z układu okresowego pierwiastków odczytać masę atomową miedzi i ze wzoru wyrażającego drugie prawo elektrolizy Faraday'a obliczyć stałą Faraday'a.

III. Obliczenia:

m₁ = 0,08377 kg

m₂ = 0,08363 kg

Δm = 0,004 kg

Δt = 15 s

ΔI = 0,004 A

m = m₁ - m₂

m =0,08377 - 0,08363 =0,00014 kg

k = (2,88 ± 0,82) 10^-7

F = (110,32 ± 3,83)10^-7

Wnioski:

Na podstawie wyników jakie otrzymaliśmy po przeprowadzeniu doświadczenia można stwierdzić iż zostało ono poprawnie wykonane a niewielkie błędy mogą być wynikiem niedoskonałości przyrządów pomiarowych i błędów popełnionych przez wykonujących doświadczenie.

---