Elektrochemia - Przepływowi prądu elektrycznego przez przewodnik drugiego rodzaju (elektrolit) towarzyszą przemiany chemiczne objęte ogólną nazwą elektrolizy. Podstawą ich jest zjawisko dysocjacji elektrolitycznej, to znaczy rozszczepiania pewnej części cząsteczek rozpuszczonych w cieczy na jony dodatnie (kationy) i ujemne (aniony). W solach i zasadach kationami są jony metali, w kwasach - jony wodoru. Anio­nami zaś są: w solach i kwasach jony reszty kwasowej, w zasadach - jony gru­py (OH)^-. Pod wpływem różnicy po­tencjałów między zanurzoną w elektroli­cie elektrodą dodatnią (anodą) i elektrodą ujemną (katodą), kationy dążą do katody, aniony zaś - do anody. Na katodzie ka­tiony metalu odzyskują brakujące im elektrony, w wyniku czego osadzają się na niej jako cząsteczki metali. Aniony nato­miast wchodzą zwykle jeszcze w reakcję chemiczną z kationami elektrolitu, w wy­niku której tworzą się cząsteczki kwasu lub wody oraz powstają cząsteczki gazu (zwykle tlenu), który wydobywa się na zewnątrz. Aby aniony elektrolitu nie wchodziły w· reakcję z materiałem anody, ta ostatnia jest zwykle wykonana z węgla.

Ćwiczenie 1

Wykonanie ogniwa dwumetalicznego

Rys.1. SCHEMAT OGNIWA GALWANICZNEGO

Powyższy rysunek ilustruje doświadczenie, które polega na umieszczeniu płytki cynkowej w zlewce z ZnSO₄ i płytki miedzianej w zlewce z CuSO₄. Następnie roztwory należy połączyć kluczem elektrolitycznym napełnionym KCl. Następnie końce przewodów przymocowanych do płytek należy zanurzyć w tygielku wypełnionym roztworem Na₂SO₄. Do tygielka dodać należy kilka kropel fenoloftaleiny.

Wynikiem doświadczenia było pojawienie się różowego zabarwienia w pobliżu przewodu połączonego z płytką Zn. Świadczy to o tworzeniu się NaOH w wyniku elektrolizy Na₂SO₄. Wynika stąd, że płytka Zn jest ujemną elektrodą ogniwa galwanicznego.

Ćwiczenie 2

Elektrolityczne powlekanie miedzią.

Przed przystąpieniem do doświadczenia dwie płytki miedziane (katodę i anodę) dokładnie oczyszczono i zważono na wadze analitycznej. Następnie przygotowano roztwór CuSO₄ zakwaszony H₂SO₄. Płytki zamocowano na uchwytach elektrolizera i umieszczono w przygotowanym roztworze. Elektrolizer uruchomiono na 10 min. przy natężeniu prądu 2 A. Po zakończeniu elektrolizy płytki wysuszono i ponownie zważono. Wyniki pomiarów są zamieszczone w tabeli 1.

Tab.1.

Waga katody przed elektrolizą	Waga katody po elektrolizie	Przyrost masy katody	Waga anody przed elektrolizą	Waga anody po elektrolizie	Ubytek masy anody
60,5340 g	60,1214 g	0,4126 g	72,5688 g	72,1414 g	0,5726 g

Uzyskane laboratoryjnie wyniki można skonfrontować z wartościami teoretycznymi, wyliczonymi z I prawa Faradaya.

m = k * I * t - postać I pr. Faraydaya

gdzie:

k - równoważnik (dla Cu k=31,78)

I - natężenie prądu

t - czas

m = 31,78 amp.sek. * 600 s. * 2 A

m = 38136 mg

Wnioski:

Nieścisłość jaka wyniknęła w próbie laboratoryjnej pomiędzy przyrostem masy katody a ubytkiem masy anody wyniknęła z niedoskonałości przeprowadzonej próby. Nieprecyzyjne wykonanie doświadczenia spowodowało powstanie różnicy mas.

Natomiast niezgodność wartości teoretycznych a otrzymanych laboratoryjnie również wynika częściowo z powyższego wniosku, a także z faktu, iż wynik obliczeń teoretycznych rzadko pokrywa się z wynikami otrzymanymi na drodze laboratoryjnej.

- 1 -

---