Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej |
||||||||
Nazwisko i imię Kadłubowski Krzysztof studenta: |
Instytut i symbol grupy Ed 3.5 |
|||||||
Data wykonania ćwiczenia: 96.12.18 |
Symbol ćwiczenia: 7.1 |
Temat zadania: Wyznaczanie równoważników elektrochemicznych metali, stałej Faraday'a i ładunku elementarnego. |
||||||
Zaliczenie: |
Ocena: |
Data: |
Podpis |
Lp. |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0,12100 |
0,12195 |
1,7 |
1800 |
0,310 |
102484 |
|
2 |
0,10210 |
0,10290 |
1,4 |
1800 |
0,317 |
100221 |
|
1.Tabela pomiarów:
obliczenia:
2.Schemat wykonania ćwiczenia:
3.Część teoretyczna:
Zjawisko przepływu prądu elektrycznego przez elektrolity wraz z procesami chemicznymi towarzyszącymi temu przepływowi nazywamy elektrolizą.
Dla wodnego roztworu siarczanu miedzi, pod wpływem wody, cząsteczki CuSO4 rozpadają się na jony Cu2+ i SO42-. Pole elektryczne wytworzone między anodą i katodą powoduje wędrówkę jonów do odpowiednich elektrod. Kationy Cu2+ dążą do katody, gdzie ulegają zobojętnieniu i osadzają się w postaci cienkiej warstwy miedzi. Zachodzi wtedy reakcja:
. Równocześnie aniony SO42- dążą do anody. Reszty kwasowe i grupy wodorotlenowe nie występują w stanie wolnym, reagują więc z materiałem anody lub też z cząsteczkami rozpuszczalnika. Jeżeli jednym ze składników materiałów anody będzie miedź, zajdzie wówczas reakcja: . Utworzona w ten sposób cząsteczka CuSO4 przechodzi do roztworu i ulega znowu dysocjacji. W ten sposób roztwór regeneruje się i jego stężenie nie ulega zmianie.
Zjawisko elektrolizy opisują dwa prawa elektrolizy:
masa substancji wydzielonej na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do ładunku q, jaki przepłynął przez elektrolit.
Gdzie k jest równoważnikiem elektrochemicznym. Jest on równy masie substancji wydzielonej w procesie elektrolizy na jednej z elektrod podczas przepływu ładunku jednostkowego.
. Równoważnik elektrochemiczny pierwiastka zależy od jego wartościowości w danym związku chemicznym..
Masy substancji wydzielonych podczas przepływu takiego samego ładunku elektrycznego przez różne elektrolity są wprost proporcjonalne do odpowiednich równoważników elektrochemicznych.
Uwzględniając, że oraz otrzymamy: .
Iloraz jest stały dla danego pierwiastka i nazywa się stałą Faraday'a.
.
Stała ta jest wielkością fizyczną równą liczbowo ładunkowi, który przepływając przez elektrolit powoduje wydzielenie na elektrodzie masy równej równoważnikowi chemicznemu danej substancji (F=96500 C)
Ładunek przepływający przez elektrolit w procesie elektrolizy wyniesie:
, gdzie .
4.Opracowanie wyników pomiaru:
Obliczanie błędu względnego maksymalnego pomiaru wielkości k, F, e: