Wstęp teoretyczny

Elektroliza - rozkład elektrolitu pod wpływem prądu stałego przepływającego przez elektrolizer. Pojęcie to obejmuje wszystkie zjawiska związane z tym procesem, a zatem:

• właściwą reakcję elektrochemiczną zachodzącą na elektrodach metalicznych i związaną z przeniesieniem ładunku,

• transport jonów do i od powierzchni elektrody,

• wtórne reakcje chemiczne zachodzące w pobliżu elektrody.

PRAWA ELEKTROLIZY FARADAYA:

Masy substancji wydzielonych na elektrodach (lub ilość substancji, która uczestniczyła w reakcji elektrochemicznej) w czasie elektrolizy są proporcjonalne do wartości ładunku przepływającego przez roztwór:

m = k · Q = kIt ,

gdzie: m to masa substancji wydzielonych na elektrodzie (w gramach), Q - ładunek elektryczny (w kulombach), I - natężenie prądu (w amperach), t - czas elektrolizy (w sekundach), k - współczynnik proporcjonalności, nazywany równoważnikiem elektrochemicznym danej substancji - jest to masa substancji wydzielona na elektrodzie przez ładunek 1C, czyli przez prąd o natężeniu 1A w ciągu 1s.

Jednakowe ładunki elektryczne wydzielają na elektrodach z różnych elektrolitów masy substancji m proporcjonalne do M / z:

,

gdzie: F to współczynnik proporcjonalności, nazywany stałą Faradaya, która wynosi 96486,70 ± 0,5 C(A·s), M - masa molowa substancji, z - liczba elektronów biorących udział w elementarnym procesie elektrodowym. [1]

ELEKTRODA (PÓŁOGNIWO) - układ złożony z dwóch faz przewodzących, z których jedną jest metal lub inny stały przewodnik, a drugą jest elektrolit. Potencjał elektrody jest ściśle związany z powstawaniem podwójnej warstwy elektrycznej na granicy faz elektroda/elektrolit. [2]

Siła elektromotoryczna ogniwa zmienia się wraz ze zmianą aktywności jonów. Zależność potencjału półogniwa od aktywności elektrodowo czynnych jonów wyraża RÓWNANIE NERNSTA:

w którym E to potencjał elektrody, E⁰ - standardowy potencjał elektrody, R - stała gazowa (8,314 J · K^-1 · mol^-1), T - temperatura [K], z - wartościowość jonu, F - stała Faradaya (9,64846 · 10⁴C · mol^-1), ln a = 2,303 log a. [3]

[1] Walenty Szczepaniak „Metody instrumentalne w analizie chemicznej”

Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1996 Strona 207

[2] Walenty Szczepaniak „Metody instrumentalne w analizie chemicznej”

Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1996 Strona 173

[3] Walenty Szczepaniak „Metody instrumentalne w analizie chemicznej”

Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1996 Strona 179

Opracowanie wyników

Masa katod przed elektrolizą :

m₁ = 15,13155 g

m₂ = 15,25530 g

m₃ = 15,06400 g

Masa katod po elektrolizie :

M₁ = 15,18255 g

M₂ = 15,30460 g

M₃ = 15,11335 g

Obliczenie masy wydzielonej miedzi :

M₁ - m₁ = 15,18255 g - 15,13155 g = 0,0510 g

M₂ - m₂ = 15,30460 g - 15,25530 g = 0,0493 g

M₃ - m₃ = 15,11335 g - 15,06400 g = 0,0494 g

Wydajność elektrolizy obliczamy ze wzoru:

masa wydzielonej miedzi

W = · 100 %

Masa miedzi w badanym roztworze

Masa CuSO₄ · 5H₂O = 249,5 g

Szkiełko 28,18130 g

Szkiełko z naważką 29,18500 g

Siarczan 1,0037 g

Obliczenie masy Cu w roztworze :

1 g CuSO₄ · 5H₂O - 100 ml

x g CuSO₄ · 5H₂O - 20 ml

----------------------------------------

x = 0,2 g CuSO₄ · 5H₂O

0,2 g CuSO₄ · 5H₂O - 249,5 g

x g Cu - 64,5 g Cu

-----------------------------------------

x = 0,0517 g Cu

3

---