SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA

W LABORATORIUM CHEMII FIZYCZNEJ

Wydział: Chemii Spożywczej i Biotechnologii

Semestr IV

Tomasz Florczak

Ćwiczenie nr 44

Temat: Oznaczenie liczby przenoszenia jonu

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie liczby przenoszenia jonów.

Liczby przenoszenia pozwalają odpowiedzieć na pytanie w jaki sposób odbywa się rzeczywisty proces przenoszenia jonów w roztworze elektrolitu pod wpływem pola elektrycznego.

gdzie Q oznacza całkowity ładunek przeniesiony przez roztwór, a q₊ jest wielkością ładunku przeniesionego przez kationy. Analogicznie definiujemy liczbę przenoszenia anionu:

Ponieważ
, zatem z powyższych równań wynika, że suma liczb przenoszenia jest równa jedności:

Jeżeli przez roztwór przepuścimy ładunek równy jednemu faradajowi (1F), to dokładnie jeden gramorównoważnik kationów zostanie zredukowany na katodzie, a jeden gramorównoważnik anionów 1utleniony na anodzie.

Liczba elektronów otrzymanych na anodzie w wyniku reakcji jest równa liczbie elektronów dostarczonych do katody dla przeprowadzenia procesu redukcji.

Poza tym w ćwiczeniu będzie wykorzystane I prawo Faradaya:

Jedną z metod eksperymentalnych oznaczania liczb przenoszenia jest metoda Hittorfa. Przestrzeń pomiędzy elektrodami dzielimy na trzy części: katodową, środkową i anodową. Przy założeniu, że przed rozpoczęciem elektrolizy (stan a) w każdej z tych przestrzeni znajduje się dokładnie 6 gramorównoważników elektrolitu typu 1-1 (np. HCl):

Znak + obrazuje gramorównoważnik kationów, zaś znak - gramorównoważnik anionów.

Schemat został wykonany przy założeniu, że prędkość anionu jest trzy razy większa od prędkości poruszania się kationu. Po przeprowadzeniu przez naczyńko 4 faradajów uzyskujemy w rezultacie stan c. Jak widać w przestrzeni środkowej stężenie nie uległo zmianie- zmieniło się jedynie w przestrzeniach elektrodowych. Zmiana stężenia nastąpiła tam w wyniku równoczesnego przebiegu dwóch procesów: reakcji elektrodowej i migracji jonów w polu elektrycznym.

Liczbę przenoszenia można obliczyć licząc zmiany ilości gramorównoważników jonów w przestrzeni anodowej i katodowej (Δn_{k (a)})i dalej podstawiając do wzorów:

---