Меню

Электрохимический эквивалент меди как обозначается

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА МЕДИ

Вещества, растворы которых в воде и некоторых других диэлектрических жидкостях проводит электрический ток, называют электролитами или проводниками второго рода.

Выясним механизм проводимости водных растворов электролитов на примере раствора поваренной соли NaCI.

Взаимодействие атомов натрия и хлора в молекуле поваренной соли упрощенно можно представить как взаимодействие двух ионов: положительно заряженного иона Na + и отрицательно заряженного иона CI. — (рис.1). Объясняется это тем, что единственный валентный электрон у натрия слабо связан с атомом. При образовании молекул NaCI. этот электрон переходит к атому хлора, превращая его в отрицательный ион CI. — ; в соответствии с этим молекулу NaCI можно схематически изобразить в виде диполя (рис. 2).

При растворении поваренной соли в воде молекулы NaCI попадают в окружение молекул воды, которое тоже являются диполями. В электрическом поле, создаваемом молекулой NaCI , молекулы воды ориентируются так, как показано из рис. 2. При этом они растягивают молекулу NaCI настолько, что незначительная ее встряска при отклонении с другими молекулами разрушает ее. Часть молекул NaCI распадается — диссоциирует на ионы Na + и CI. — . Этот процесс называется электролитической диссоциацией. Ионы разных знаков при встрече могут снова объединиться в нейтральные молекулы – рекомбинировать.

При неизменных условиях в растворе устанавливается динамическое равновесие, при котором число молекул, распадающихся в единицу времени на ионы, равно числу пар ионов, которые за то же время вновь воссоединяющихся в нейтральные молекулы. Другими словами, в водных растворах электролитов всегда имеются в наличии свободные носители зарядов – положительно и отрицательно заряженные ионы.

Если в сосуд с раствором электролита опустить электроды и включить их в электрическую цепь, то отрицательные ионы начнут двигаться к положительному электроду – аноду, а положительные к отрицательному – катоду. В результате устанавливается электрический ток. Поскольку перенос заряда в водных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами, такую проводимость называют ионной.

При прохождении тока, например, через раствор медного купороса СuSO4 происходит следующий процесс. Положительные ионы Сu ++ при соприкосновении с катодом получают недостающие электроны и выделяются на катоде в виде нейтральных атомов. Отрицательные ионы (SO4) — — при соприкосновении с анодом отдают лишние электроны. Появившиеся на аноде электроны по внешней цепи переходят на катод и там соединяются с положительными ионами. Если анод медный, то нейтрализовавшиеся ионы SO4 вступают с ними в химическую реакцию и вновь образуют молекулы медного купороса: SO4 + Сu СuSO4

Читайте также:  Листы из меди производство

В результате количество медного купороса в растворе остается неизменным, на катоде выделяется медь, а медь с анода, вступая в химическую реакцию с группой SO4 , переходит в раствор.

Процесс выделения на электродах продуктов разложения электролита при прохождении через этот электролит электрического тока, называется электролизом. Согласно первому закону Фарадея, масса выделивщегося на электроде вещества m пропорциональна силе тока I и времени его прохождения t.

(1)

где k-коэффициент пропорциональности, а It=q заряд, перенесенный ионами за время t.

Из формулы /1/ видно, что коэффициент k численно равен массе выделившегося на электродах вещества при переносе ионами заряда, равного 1 Кулону. Величину k называют электрохимическим эквивалентом данного вещества. Электрохимический эквивалент выражается в кг/Кл.

Согласно второму закону Фарадея, электрохимический эквивалент вещества пропорционален его химическому эквиваленту .

(2)

где М – молярная масса вещества,

С – постоянная величина, одинаковая для всех элементов.

Введя вместо коэффициента С величину, ему обратную, второй закон Фарадея можно переписать в виде :

(3)

где -число Фарадея.

Объединяя формулы /1/и /3/, получим:

Если масса выделившегося вещества равна его химическому эквиваленту, т. е. /m/=/ /,то /F/=/q/. Таким образом, число Фарадея F численно равно количеству электричества g, при прохождении которого через электролит на электроде выделяется количество вещества, равное химическому эквиваленту, F=9.6484*10 4 Кл/моль.

В настоящей работе требуется определить электрохимический эквивалент меди и число Фарадея.

II. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСИАНОВКИ.

Для определения электрохимических эквивалентов различных веществ пользуются так называемыми вольтметрами. Медный вольтметр состоит из стеклянной банки, в которую налит раствор медного купороса и погружены две пластинки из красной меди, снабженные клеммами для включения их в цепь /см. рис.3/.Электрическое поле между электродами создается с помощью источника тока/аккумулятора, выпрямителя и др./, сила тока регулируется реостатом R и измеряется амперметром А. Цепь замыкается ключом К, время отмечается по часам.

I. Порядок выполнения работы.

1. Зачистите электроды наждачной бумагой, промойте струей воды из под крана и просушите над электроплиткой (электроды должны быть совершенно чистыми).

2. Определите массу одной из пластинок m1 на весах с точностью 0,01 грамма.

3. Соберите схему согласно рис. 3, используя в качестве катода пластинку с известной массой.

Читайте также:  Многоатомный спирт с гидроксидом меди 2 при нагревании

4. Замкните цепь ключом К и установите реостатом R силу тока I.

5. Проведите процесс электролиза в течении времени t (сила тока I и время процесса t задается преподавателем).

6. Выньте катодную пластинку, помойте ее струей воды, просушите ее и определите массу m2.

7. Вычислите массу m отложившейся на пластинке меди: m = m2 – m1.

8. Подставляя значения m, I, t в формулу (1), рассчитайте электрохимический эквивалент меди k.

9. Вычислите число Фарадея по формуле: зная, что М = 63,57*10 -3 Кл/моль, а z = 2.

10. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

Источник

39. Второй закон Фарадея

Из химии известно, что химическим эквивалентом (т) вещества называется отношение атомного веса (А) к валентности (л):

Это — первый закон Фарадея.

Один и тот же ток, проходя одинаковое время через различные электролиты, выделяет на электродах различное количество вещества. Количество вещества в миллиграммах, выделяемое на электроде током в 1 а в течение 1 сек., называется электрохимическим эквивалентом и обозначается буквой .

Электрохимический эквивалент можно определить опытным путем.

Пусть имеется гальваническая ванна с раствором медного купороса. Точное взвешивание катодной пластины до опыта показало, что вес ее, предположим, 50 г. Присоединяем источник тока н устанавливаем в цепи ток I=3 а. По истечении 30 мин выключаем ток и вторично взвешиваем катодную пластину. За счет отлагаемой меди вес ее увеличился до 51,7766 г.

Следовательно, при токе 3 а за время 30 мин. (1800 сек.) выделилось меди 51,7766—50=1,7766 г или 1776,6 мг. Ток в 1 а в течение 1 сек. выделил бы:

Так, опытным путем мы нашли электрохимический эквивалент меди.

Производя подобные опыты с разнообразными электролитами, мы можем найти электрохимические эквиваленты для других веществ.

Ниже приведены электрохимические эквиваленты ряда веществ:

t— время в секундах; Q — количество электричества в кулонах.

Пример 1. Определить, какое количество металлического никеля выделит на катоде из ‘раствора сернокислого никеля ток 5 а в течение 20 мин.

=0,304;

M = It=0,304 • 5 • 1200- 1824 мг.

Необходимо заметить, что количество вещества, выделяющегося при электролизе, не зависит от формы гальванической ванны, концентрации раствора, температуры и т. п.

39. Второй закон Фарадея

Из химии известно, что химическим эквивалентом (т) вещества называется отношение атомного веса (А) к валентности (л):

Читайте также:  Фосфор кислород калий серебро йод фосфор кислород фосфор медь

Если подсчитать отношение электрохимического эквивалента вещества к его химическому эквиваленту, то для всех веществ мы получим одно и то же число — 0,01036 (табл. 9).

Второй закон Фарадея устанавливает пропорциональность между электрохимическим и химическим эквивалентами.

Пользуясь вторым законом Фарадея, можно вычислить электрохимический эквивалент вещества.

Пример 2. Вычислить электрохимический эквивалент цинка, если атомный вес его 65,37, а валентность 2.

Второй закон Фарадея показывает, от каких свойств вещества зависит величина его электрохимического эквивалента:

Из химии известно, что грамм-эквивалентом вещества называется число граммов, равное химическому эквиваленту этого вещества. Так, например, химический эквивалент серебра 107,88. Грамм-эквивалент серебра 107,88 г.

Если 1 к электричества, протекающий через раствор азотнокислого серебра, выделяет 1,118 мг серебра, то для того чтобы выделить не 1,118 мг, а 107,88 г, нужно не 1 /с, а 107,88.1000:1,118=96 500 к. То же количество электричества необходимо, чтобы выделить 1,008 г водорода, 29,34 г никеля, 9,03 е алюминия и т. Д. Следовательно, чтобы выделить при электролизе один грамм-эквивалент любого вещества, нужно 96500 к. Это число носит название числа Фарадея. Путем разнообразных опытов установлено, что в грамм-эквиваленте любого одновалентного вещества заключается 6,06•1023 атомов. Таким образом, 1,008 г водорода и 107,88 г серебра содержат одинаковое число атомов. В грамм-эквиваленте двухвалентного вещества атомов вдвое меньше, трехвалентного — втрое меньше, чем в атоме одновалентного вещества.

Если для выделения одного грамм-эквивалента вещества необходимо 96500 к, а в каждом грамм-эквиваленте содержится 6,06-1023 атомов, то каждый атом вещества несет с собой заряд:

Нейтральная молекула поваренной соли (NaCl), попадая в раствор, будет разлагаться на положительный ион натрия Na с зарядом +е=16•10 -20 к и отрицательный ион хлора Сl с зарядом —е=16•10 -20 к. Молекула хлористого цинка ZnCb2 будет диссоциировать на отрицательно заряженную группу двух атомов хлора с зарядом —2е = 2•16•10 -20 к и положительно заряженный ион цинка с зарядом +2е = 16•10 -20 к.

Ион водорода, потерявший один электрон, будет обладать положительным зарядом е= 16•10 -20 к. Поэтому число 16•10 -20 к представляет собой элементарный электрический заряд, величину заряда электрона или протона.

Каждый n-валентный элемент, превращаясь в ион, теряет или приобретает n электронов. Таким образом, явление электролиза подтверждает справедливость электронной теории.

Источник

Adblock
detector