Przeglądaj wersję html pliku:
Elektroliza Data ‘97
Podstawy ogólne- prawo Faradaja. Równoważnik elektrochemiczny.
Potencjały elektrochemiczne.
Szereg elektrochemiczny metali.
Elektroliza wodorowa.
Ad 1.
Elektroliza- jest to proces zachodzący wskutek przepływu prądu
stałego przez roztwór elektrolitu lub elektrolit stopiony tzw.
Termoelektroliza. W pobliżu elektrod biegną reakcje utleniania przy
anodzie i przy katodzie redukcji jonów elektrolitu związków
chemicznych, rozpuszczonych w roztworze lub elektrod. Elektroliza
stosowana jest między innymi do oczyszczenia i otrzymywania wielu
metali oraz do wytwarzania powłok galwanicznych i otrzymywania wielu
substancji np. wodoru, chloru.
Napięcie rozkładowe- jest to minimalne napięcie przewyższające
siłę elektrolityczną ogniwa, niezbędne do wywołania elektrolizy i
jest ona równa różnicy potencjału chemicznego obu elektrod:
EV=EA-EK
gdzie
EV- napięcie rozkładowe
EA- napięcie anody
EK- napięcie katody
Prawo Faradaja
I Prawo Faradaja
Masa substancji wydzielonej na elektrodzie podczas elektrolizy w
reakcji katodowej lub anodowej jest wprost proporcjonalna do ilości
elektryczności przepływającej przez elektrolit.
gdzie:
K- równoważnik elektrochemiczny
m.- masa substancji wydzielonej na elektrodzie
g- ilość elektryczności
II Prawo Faradaja
Masa różnych substancji wydzielonych przez jednakową ilość
elektryczności są proporcjonalne do równoważnika chemicznego tych
substancji. Równoważnik chemiczny danego zjawiska jest to masa
odpowiedniej substancji ulegająca redukcji lub utleniania podczas
elektrolizy przez przepływ w roztworze 1 Culomba.
Stała Faradaja - jest to wielkość ładunku elektrycznego potrzebna do
wydzielenia w trakcie elektrolizy 1 gramorównoważnika chemicznego
substancji. Stała Faradaja wynosi 1F=96491C
gdzie:
gramorównoważnik chemiczny
K- równoważnik elektrochemiczny
m.- masa substancji wydzielonej na elektrodzie
M.- masa atomowa wydzielonej substancji
liczba elementów biorących udział w reakcji
ilość elektryczności
Równoważnik elektrochemiczny- jest to masa substancji wydzielającej
się podczas elektrolizy wywołanej przepływem ładunku elektrycznego
równego 1C.
Ad 2.
Potencjał elektrochemiczny normalny-potencjał w roztworze jego soli o
stężeniu równym 1 gramorównoważnikowi w 1L roztworu. Potencjały
metali są określone względem wodoru. Na podstawie wielkości
potencjału metale tworzą szereg napięciowy.
gdzie:
stała Faradaja
E- 96491C
E - równoważnik chemiczny
wartościowość
masa atomowa
Ad 3.
Szereg elektrochemiczny metali-jest to wartość potencjałów
elektrochemicznych powstających na powierzchni metali względnie
roztworu.
Metal mniej szlachetny wypiera bardziej szlachetny z roztworu jego soli.
Reakcje zachodzące na elektrodach.
Katoda(-) na niej następuje zobojętnienie jonów metali, wydziela się
wodny metal
Katodowa reakcja wody
Anoda(+) na niej następuje zobojętnianie anionów i wydzielanie się
wodnego pierwiastka.
Standartowym punktem porównawczym szeregu napięciowego jest elektroda
wodorowa, którą stanowi elektroda platynowa omywana strumieniami
gazowego wodoru, zanurzona w roztworze kwasu o aktywności jonów
wodorowych równej 1.
Ad 4.
Elektroda wodorowa- platyna pokryta czernią platynową zanurzona w
roztworze zawierającym jony wodorowe i roztwór gazowy. Normalna
elektroda wodorowa, której potencjał przyjęto za równy 0 stanowi
wzorcową elektrodę względem, której wyznacza się potencjały innych
elektrod.
OPIS ĆWICZENIA
Po zanurzeniu elektrod w elektrolicie należy pokrętłem
„elektroliza” ustawić napięcie prądu na żądany poziom i
równocześnie włączyć stoper. Po upływie określonego czasu
wyłączamy przełącznik sieci przez co uzyskuje się przerwanie
procesu elektrolizy. Następnie wyciągamy elektrody płuczemy pod
bieżącą wodą, ostrożnie suszymy i ważymy na wadze analitycznej. Z
różnicy wag elektrod przed i po elektrolizie obliczam ubytek wagi
anody i przyrost wagi katody.
Z I prawa Faradaja obliczam teoretyczną masę wydzielonego niklu oraz
wydajność prądową procesu ze wzoru:
przyrost masy katody (mg)
teoretyczna ilość wydzielonego niklu(mg)
Wyniki pomiaru:
miedziana niklowa
masa płytki przed elektrolizą 24,9719g 22,7361g
masa płytki po elektrolizie 25,0025g 22,7049g
Dane:
U=2V, t=240s, wydajność=93%
Elektroliza
Elektroliza Data ‘97
Podstawy ogólne- prawo Faradaja. Równoważnik elektrochemiczny.
Potencjały elektrochemiczne.
Szereg elektrochemiczny metali.
Elektroliza wodorowa.
Ad 1.
Elektroliza- jest to proces zachodzący wskutek przepływu prądu
stałego przez roztwór elektrolitu lub elektrolit stopiony tzw.
Termoelektroliza. W pobliżu elektrod biegną reakcje utleniania przy
anodzie i przy katodzie redukcji jonów elektrolitu związków
chemicznych, rozpuszczonych w roztworze lub elektrod. Elektroliza
stosowana jest między innymi do oczyszczenia i otrzymywania wielu
metali oraz do wytwarzania powłok galwanicznych i otrzymywania wielu
substancji np. wodoru, chloru.
Napięcie rozkładowe- jest to minimalne napięcie przewyższające
siłę elektrolityczną ogniwa, niezbędne do wywołania elektrolizy i
jest ona równa różnicy potencjału chemicznego obu elektrod:
EV=EA-EK
gdzie
EV- napięcie rozkładowe
EA- napięcie anody
EK- napięcie katody
Prawo Faradaja
I Prawo Faradaja
Masa substancji wydzielonej na elektrodzie podczas elektrolizy w
reakcji katodowej lub anodowej jest wprost proporcjonalna do ilości
elektryczności przepływającej przez elektrolit.
gdzie:
K- równoważnik elektrochemiczny
m.- masa substancji wydzielonej na elektrodzie
g- ilość elektryczności
II Prawo Faradaja
Masa różnych substancji wydzielonych przez jednakową ilość
elektryczności są proporcjonalne do równoważnika chemicznego tych
substancji. Równoważnik chemiczny danego zjawiska jest to masa
odpowiedniej substancji ulegająca redukcji lub utleniania podczas
elektrolizy przez przepływ w roztworze 1 Culomba.
Stała Faradaja - jest to wielkość ładunku elektrycznego potrzebna do
wydzielenia w trakcie elektrolizy 1 gramorównoważnika chemicznego
substancji. Stała Faradaja wynosi 1F=96491C
gdzie:
gramorównoważnik chemiczny
K- równoważnik elektrochemiczny
m.- masa substancji wydzielonej na elektrodzie
M.- masa atomowa wydzielonej substancji
liczba elementów biorących udział w reakcji
ilość elektryczności
Równoważnik elektrochemiczny- jest to masa substancji wydzielającej
się podczas elektrolizy wywołanej przepływem ładunku elektrycznego
równego 1C.
Ad 2.
Potencjał elektrochemiczny normalny-potencjał w roztworze jego soli o
stężeniu równym 1 gramorównoważnikowi w 1L roztworu. Potencjały
metali są określone względem wodoru. Na podstawie wielkości
potencjału metale tworzą szereg napięciowy.
gdzie:
stała Faradaja
E- 96491C
E - równoważnik chemiczny
wartościowość
masa atomowa
Ad 3.
Szereg elektrochemiczny metali-jest to wartość potencjałów
elektrochemicznych powstających na powierzchni metali względnie
roztworu.
Metal mniej szlachetny wypiera bardziej szlachetny z roztworu jego soli.
Reakcje zachodzące na elektrodach.
Katoda(-) na niej następuje zobojętnienie jonów metali, wydziela się
wodny metal
Katodowa reakcja wody
Anoda(+) na niej następuje zobojętnianie anionów i wydzielanie się
wodnego pierwiastka.
Standartowym punktem porównawczym szeregu napięciowego jest elektroda
wodorowa, którą stanowi elektroda platynowa omywana strumieniami
gazowego wodoru, zanurzona w roztworze kwasu o aktywności jonów
wodorowych równej 1.
Ad 4.
Elektroda wodorowa- platyna pokryta czernią platynową zanurzona w
roztworze zawierającym jony wodorowe i roztwór gazowy. Normalna
elektroda wodorowa, której potencjał przyjęto za równy 0 stanowi
wzorcową elektrodę względem, której wyznacza się potencjały innych
elektrod.
OPIS ĆWICZENIA
Po zanurzeniu elektrod w elektrolicie należy pokrętłem
„elektroliza” ustawić napięcie prądu na żądany poziom i
równocześnie włączyć stoper. Po upływie określonego czasu
wyłączamy przełącznik sieci przez co uzyskuje się przerwanie
procesu elektrolizy. Następnie wyciągamy elektrody płuczemy pod
bieżącą wodą, ostrożnie suszymy i ważymy na wadze analitycznej. Z
różnicy wag elektrod przed i po elektrolizie obliczam ubytek wagi
anody i przyrost wagi katody.
Z I prawa Faradaja obliczam teoretyczną masę wydzielonego niklu oraz
wydajność prądową procesu ze wzoru:
przyrost masy katody (mg)
teoretyczna ilość wydzielonego niklu(mg)
Wyniki pomiaru:
miedziana niklowa
masa płytki przed elektrolizą 24,9719g 22,7361g
masa płytki po elektrolizie 25,0025g 22,7049g
Dane:
U=2V, t=240s, wydajność=93%