WICZENIE NR 3
POMIAR POTENCJAÓW WYDZIELANIA MIEDZI I CYNKU
Potencja odwracalny metalu A w roztworze jego jonów o aktywnoci 
, tj. potencja elektrody A,A+ okrela równanie:
(1)
Przy zaoeniu, e nie ma polaryzacji - teoretycznych potencja wyadowania Ewy.:
Ewy. teoret. = Eod. (2)
W celu otrzymania rzeczywistego potencjau wyadowania naley uwzgldni nadnapicie 
, wówczas:
(3)
W przypadku obecnoci w roztworze dwóch rodzajów kationów mona spowodowa ich równoczesne wydzielanie si pod warunkiem, e ich potencjay wyadowania wyrównaj si tj.
(4)
Z analizy tego równania wynika, e równo potencjaów wyadowania moe zachodzi w nastpujcych przypadkach:
a) potencjay normalne s bardzo bliskie sobie, a nadnapicia bardzo mae,
b) potencjay normalne s równe, a nadnapicia procesu wydzielania kationów róni si wystarczajco, by skompensowa t rónic,
c) rónice potencjaów odwracalnych i nadnapi s kompensowane rónicami aktywnoci jonów.
Biorc pod uwag moliwo zmiany aktywnoci odpowiednich jonów stwierdzono, e jest ona ograniczona w przypadku stosowania soli prostych, zwiksza si natomiast w roztworach soli zespolonych. Mona wtedy dobra takie stenie cyjanku bdcego w nadmiarze, e potencja odwracalny miedzi stanie si bardziej ujemny od potencjau cynku i mied bdzie wypiera cynk z roztworu. Jeeli w roztworze cyjankowym zechcemy nada miedzi i cynkowi jednakowe wartoci potencjaów odwracalnych, np. 1.0 V, to potencja miedzi winien by przesunity w kierunku wartoci ujemnych o 1.51 (uwzgldniono nadnapicie przy osadzaniu jonów Cu2+ w elektrolicie cyjankowym). Po przedstawieniu odpowiednich wartoci do równania (1) i po dokonaniu zmiany logarytmów naturalnych na logarytmy dziesitne otrzymamy:
- dla miedzi
- 1.0 = 0.51 + 0.058 
lg a
- 1.51 = 0.058 
lg a
lg a
= - 
= - 26
a
= 
n
- dla cynku
- 1.0 = - 0.76 + 0.029 
lg a
- 0.24 = 0.029 
lg a
lg a
= - 
= - 8
a
= 
n
Z wylicze wynika, e aktywno jonów cynku przy danej wartoci potencjaów jest 1018 razy wiksza od aktywnoci jonów miedzi. Czsto dobiera si takie czynniki kompleksotwórcze, które aktywno jonów metalu bardziej szlachetnego zmniejszaj bardziej, ni aktywno jonów metalu mniej szlachetnego.
Równanie (1) wyraa statyczne warunki procesu odwracalnego. Poniewa osadzanie elektrolityczne jest procesem nieodwracalnym, któremu towarzyszy zjawisko polaryzacji katodowej, to potencja katodowy Ek oblicza si z równania:
(5)
Wielko 
E równa jest rónicy 
tj. polaryzacji katodowej przy danej gstoci prdu.
Cel wiczenia.
Celem wiczenia jest poznanie warunków wspóosadzania miedzi i cynku z roztworów ich soli.
Aparatura i odczynniki.
Zasadniczy element obwodu elektrycznego stanowi naczynie do przeprowadzania elektrolizy. Katoda poprzez klucz elektrolityczny stanowi cz ukadu z elektrod kalomelow, którego SEM naley wyznaczy.
Badanie potencjaów naley przeprowadzi w 5 kpielach galwanicznych o nastpujcych skadach:
a) Kpiel do cynkowania kwanego:
ZnSO4 
7 H2O - 360 g/dm3
NH4Cl - 30 g/dm3
CH3COONa - 15 g/dm3
C6H12O6 - 120 g/dm3
b) Kpiel do cynkowania cyjankalicznego:
ZnO - 40 g/dm3
NaCN - 85 g/dm3
NaOH - 40 g/dm3
c) Kpiel do miedziowania kwanego:
CuSO4 
5 H2O - 200 g/dm3
H2SO4 (1.84) - 30 g/dm3
d) Kpiel do miedziowania cyjankalicznego:
CuCN - 30 g/dm3
NaCN - 10 g/dm3
Na2CO3 - 15 g/dm3
Na2SO3 
7 H2O - 5 g/dm3
e) Kpiel do wspóosadzania Cu i Zn - mosidzowania:
CuCN - 27 g/dm3
Zn(CN)2 - 9 g/dm3
NaCN - 54 g/dm3
Na2CO3 - 30 g/dm3
Przebieg wiczenia.
Gsto prdu naley regulowa zaczynajc od gstoci prdowej 1 mA/cm2 i zwiksza j dalej stopniowo o 1 mA. Dla kadej gstoci prdu naley zmierzy Ekal przestrzegajc jednakowych czasów pomiaru.
Opracowanie wyników.
Znajc wartoci Ekal (z pomiarów) i wartoci potencjau elektrody kalomelowej naley obliczy potencjay katody dla kadego typu kpieli wzgldem elektrody wodorowej. Wyniki pomiarów zestawi w nastpujcej tabelce:
Lp. |
Ik |
Dk |
Ekal |
|
|
[mA] |
[mA/cm2] |
[mV] |
[mV] |
1. |
|
|
|
|
Z otrzymanych wyników sporzdzi wykres zalenoci gstoci prdu od potencjau dla kadego typu kpieli. Krzywe polaryzacyjne przedstawi na jednym wykresie. Wyznaczy potencja wydzielania metalu z rónych kpieli (punkt przecicia prostej stycznej do krzywej polaryzacji z osi potencjau). Przeprowadzi dyskusj otrzymanych wyników.
Literatura.
1. Praca zbiorowa - Poradnik galwanotechnika - WNT, Warszawa 1985 r.
SCHEMAT PODCZENIA APARATURY
Wyszukiwarka