Қазақстан ресупбликасының білім және ғылым министрлігі
Электролиз кезіндегі қосалқы процестер
жүктеу/скачать 152,98 Kb.
|
эЛЕКТРОХИМИЯ
| Электролиз кезіндегі қосалқы процестер
Электролизді іс жүзінде қолданғанда Фарадей заңынан ауытқуы сияқты жиі байқалады. СuSO4 ерітіндісінің электролизі кезінде катодта мыс бөлінеді. Егер ерітіндіден 1А·сағ тең электр тоғын жіберілсе, онда Фарадей заңына сәйкес катодта мыстың электрохимиялық эквивалентті – 2,3729г (Кэ = Э/F = 63,54/26,8А·сағ) бөлінуі керек. Бірақ бірқатар жағдайларда, әсіресе ток тығыздығы жоғары болғанда, негізгі реакциямен Сu2+ + 2е- → Сu қатар қосымша Н+ + е- → 1/2Н2 реакция жүреді, оғанда берілген ток мөлшерінің бөлігі жұмсалады, нәтижесінде катодта бөлінген мыс мөлшері 2,3729г аз болады, бірақ мысты тотықсыздандырылуға жіберілген электр ток мөлшеріне сәйкес болады (егер қосымша сутегінің разрядтану процесі жалғыз болса). Егер 0,0188г сутегі бөлінсе, яғни сутегінің электрохимиялық эквивалентінің жартысына тең мөлшер, онда оның разрядтануына 0,5А·сағ жұмсалды, сонымен мыстың разрядтануына жалпы электр токтің мөлшері 1А·сағатынан 0,5 А·сағат жұмсалды, сонда Фарадей заңдарына сәй мыстың бөлінгені 2,3729·0,5 = 1,1864г. Жоғарыда айтылғаннан басқа – негізгі процестемен қатар қосымша электродты процестердің жүруіне, Фарадей заңдарынан ауытқуына себеп: электродта бөлінген өнімнің қандай да бір бөлігінің еруі, электродтарда өнімнің тотығуы және т.б. Практика жүзінде мақсатына сәй өнімдерді алуға максимальды мүмкіндік жасауға болады. Фарадейдің екі заңын біріктіріп бір заңға айналдыруға болады: кез келген заттың 1 г-экв (1г/z моль заттың) ток көмегімен бөліну немесе айналуына әрқашанда бір мөлшерді электр тоғы қажет, ол Фарадей саны (немесе фарадей) деп аталады. m = It = It . Фарадей санының нақты өлшенген мәні F = 96484,52 0,038 Кл/г-экв Бұл заряд кез келген грамм-эквивалент иондарына тән. Бұл санды z (ионның элементарлы заряд саны) көбейтсе 1 г-ионға ие болатын электр мөлшерін аламыз. Фарадей санын Авагадро санына бөлсек бір бірвалентті ионның зарядын аламыз, электрон зарядына тең: e = 96484,52 / (6,0220351023) = 1,602191310–19 Кл 1833ж Фарадеймен ашылған заң екінші текті өткізгіштерге орындалады. Фарадей заңынан байқалатын ауытқулар сияқты болып табылады. Ол көбінесе ескерілмеген параллельді жүретін электрохимиялықреакцияның бар болуына байланысты. Өнеркәсіптік жағдайда фарадей заңынан ауытқу токтың кемуімен (утечка), ерітінді шашыралғанда заттардың жоғалуымен және т.б. байланысты. Техникалық қондырғыларда электролиз кезінде алынған өнім мөлшерінің Фарадей заңына негізделіп есептелген мөлшеріне қатынасы 1 -ден кем болады, ол ток арқылы шығым деп аталады: ВТ = = . Мыс кулонометрінің қызметі өсыған ұқсас. Газ кулонометрінде электролиз өнімі ретінде газ болады, және электродтан бөлінетін зат мөлшерін оның көлемін өлшеу арқылы анықтайды. Қондырғы мысалы ретінде судың электролиз реакциясына негізделген газды кулонометр болып табылады. Электролиз кезінде катодтан сутегі бөлінеді: 2Н2О + 2е– = 2ОН– + Н2 , ал анодта – оттегі: Н2О = 2Н+ + ½ О2 + 2е– . Ерітіндіден өткен электрліктің фарадей саны: , мұнда р – сыртқы қысым, Па; – тәжірибе температурадағы қаныққан су буының қысымы, Па; V – бөлінген газдың жалпы көлемі, м3. Традиционды кулонометрде электролиз процессі кезіндегі түзілген зат мөлшерін титриметриялық анықтайды. Бұл кулонометр түріне Кистяковскийдің титрационды кулонометрі жатады, ол электрохимиялық жүйе ретінде көрсетілген: (–) PtKNO3 , HNO3Ag (+) . Электролиз процессі кезінде күміс анод еріп күміс иондарын түзеді, оны кейін титрлейді. Электрлік фарадей санын формула бойынша анықтайды: n = mVc мұнда m – ерітінді массасы, г; V – 1г анодтты сұйықтықты титрлеу үшін жұмсалған титрант көлемі; c – титрант концентрациясы, г-экв/см3. жүктеу/скачать 152,98 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|