Wstęp teoretyczny.
Pierwsze prawo Faradaya mówi, że masa substancji m wydzielającej na elektrodzie jest proporcjonalna do natężenia prądu I i do czasu przepływu t:
M = k *I *t = k*Q
gdzie k to równoważnik elektrochemiczny, liczbowo równy masie substancji wydzielonej przy przepływie przy przepływie jednostki ładunku elektrycznego.
Drugie prawo Faradaya stwierdza, że
Masy wydzielanych substancji w różnych elektrolitach w tym samym czasie i tym samym prądem są w takim stosunku jak ich równoważniki chemiczne R:
Równoważnikiem chemicznym R nazywa się iloraz masy atomowej przez wartościowość.
Stała Faradaya F jest ilorazem równoważnika elektrochemicznego substancji do równoważnika chemicznego:
Przebieg doświadczenia
Celem ćwiczenia było wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego miedzi oraz stałej Faradaya.
W tym celu oczyściliśmy miedziane elektrody a następnie zważyliśmy je, aby wyznaczy przyrost masy katody po elektrolizie. Następnie zanurzyliśmy elektrody w kwasie CuSO4 i podłączyliśmy do zasilania o natężeniu 1A. Po 30 minutach wyciągnęliśmy elektrody z elektrolitu i zważyliśmy ponownie.
Obliczenia.
Przyrost masy katody po elektrolizie:
M = m2 - m1 = 193,62 - 193,02 = 0,60 [g]
m1 - masa katody przed elektrolizą
m2 - masa katody po elektrolizie
Wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego miedzi:
k =
=
= 3,33 *
[
Wyznaczenie stałej Faradaya:
R - równoważnik elektrochemiczny
A - masa atomowa miedzi
ω - wartościowość miedzi
=
= 9,5435 *
[
Tablicowa wartość równoważnika elektrochemicznego dla miedzi wynosi: 3,29
10-7 [
].
Tablicowa wartość stałej Faradaya wynosi: 9,64853365
104
Wnioski
Celem ćwiczenia było wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego miedzi i stałej Faradaya oraz porównanie otrzymanych wartości z wartościami tablicowymi. Obliczone wartości odbiegają trochę od wartości tablicowych, ale mieszczą się w granicach błędu.
Błędy pomiarowe wynikają ze złych odczytów z urządzeń oraz z ich niedokładności.
Można te błędy wyeliminować używając urządzeń o wyższej klasie oraz po dokonaniu bardziej dokładnych odczytań.
3