MiIM	BOJDO MICHAŁ	ROK III
DATA; 09.11.1998	TEMAT: Wytwarzanie proszków Badanie własności fizycznych i technologicznych	WYDZ. TC BP i OŚ

Ćwiczenie 1

Celem ćwiczenia było wytworzenie proszku miedzi metodą elektrolizy .Ponieważ w zależności od gęstości prądu i stężenia osad otrzymywany na katodzie może być :lity ,w postaci gąbki metalicznej oraz proszku stąd ważne jest aby parametry procesu były odpowiednio dobrane .W wyniku przyłożenia różnicy potencjałów następuje nieunikniony ruch jonów w kierunku katody gdzie też są rozładowywane zgodnie z zależnością :

Cu²⁺+2e=Cu

Zgodnie z pierwszym prawem Faradaya masa wydzielonego metalu na katodzie jest proporcjonalna do przepływającego prądu przez elektrolizer oraz do trwania procesu elektrolizy wyrażonego w czasie:

m=k*i*t

gdzie k-stała charakterystyczna dla

danego procesu elektrolizy .

Wiemy jednak że podczas elektrolizy masa wydzielonego metalu jest mniejsza od masy teoretycznej .Wynikać to może stąd że podczas elektrolizy zachodzą także inne reakcje które pochłaniają część energii .Do jednej z nich możemy zaliczyć reakcję wydzielania się wodoru jako pęcherzyków gazowych .Wodór wydzielający się pochłania część energii przez co wydajność elektrolizy maleje .Miarą wydajności elektrolizy jest stosunek masy rzeczywistej wydzielonej na katodzie do masy teoretycznej wyrażonej w procentach .

η=

Przed wykonaniem doświadczenia musieliśmy sporządzić elektrolit który składał się z:150÷160 [g] H₂SO₄ oraz CuSO₄*5H₂O tak aby w jednym litrze tego roztworu znajdowało się 20[g] Cu .

Utworzony elektrolit wlewamy do elektrolizera w który umieszczone były elektrody :dwie anody były to miedziane blachy natomiast katodami były dwa pręty o średnicy 5 [mm] i zanurzone w elektrolicie na głębokość h=127 [mm] .Znając wymiary prętów obliczamy powierzchnię prętów która będzie potrzebna do wyznaczenia wartości natężenia prądu .

S = 2*π*d*h=2*3,14*0,5*12,7 = 39,878[cm² ]=0,3988 [dm²]

Ponieważ założyliśmy gęstość prądu ρ=42,5[A/dm²] stąd szukane natężenie będzie wynosić :

i=ρ*S=42,5*0,3988=16,949[A] .

Wynika stąd że prąd jaki przepuszczamy przez elektrolizer będzie wynosił i =16,9[A] a czas trwania samego procesu wynosił t=15[min]=900[s] .

Po zakończeniu procesu wyłączamy prąd i zdrapujemy osad z katody do naczynia .Następnie płuczemy osad 4—krotnie wodą destylowaną oraz wodą amoniakalną po czym umieszczamy zawiesinę wraz z sączkiem do suszarki .Masa sączka wynosiła m_sączka= 1,2 [g] natomiast masa sączka po wyjęciu z suszarki wraz z proszkiem miedzi wynosiła m_{sączka z Cu}=3,28 [g] .

Po wykonaniu wymienionych operacji obliczamy masę miedzi rzeczywistą która wynosi :

m_Cu= m_{sączka z Cu}- m_sączka=3,28-1,2 =2,08 [g]

Ponieważ celem ćwiczenia było także wyznaczenie sprawności procesu stąd potrzebne nam będzie do obliczeń masa teoretyczna miedzi ;

m_t=k*i*t

k=0,3294[mg/As]=0,00032[g/As]

i=16,949 [A]

t=900s

Stąd masa teoretyczna wynosi m_t=0,0003294*16,949*900=5,02 [g]

Zgodnie ze wzorem η=
sprawność procesu elektrolizy wynosi η=41,4%

Jak widzimy sprawność naszego procesu wynosi η=41,4% co świadczy o dość wydajnej pracy elektrolizera .Świadczyć także może że otrzymana wartość sprawności mieści się w granicach książkowych tzn. powyżej 70% .Jak powiedziałem wcześniej na wynik sprawności ma wpływ wiele czynników jak wydzielanie się wodoru .Wydzielający się wodór pochłania część energii przyczyniając się do obniżenia sprawności .Wpływ także ma to ,że w elektrolicie znajdował się kwas który powoduje rozpuszczanie się osadu na katodzie przez co część osadu wędruje do elektrolitu obniżając wydajność procesu .

---