Головна |
Мал. 1 - Схема установки електролізу
Елементи установки: 1 - Джерело постійного струму; 2 - Електролізер; 3,4 - Електроди; 5- Амперметр; 6 - Ключ; 7 - Реостат.
I Теоретична і розрахункова частина
Під дією електричного поля позитивні і негативні заряджені іони переміщаються в об'ємі розчину до катода і анода. При протіканні електричного струму через електрохімічні системи на електродах виникають електрохімічні реакції, в яких співвідношення між кількістю електрики і масами прореагували речовин виражається законом Фарадея. За першим законом електролізу (першим законом Фарадея) кількість речовини, що виділяється на електроді, прямо пропорційно електричномузаряду q, що пройшов через електроліт:
де k-електрохімічний еквівалент речовини - маса прореагировавшего речовини при протіканні одиниці кількості електрики. При проходженні через електроліт постійного струму I протягом t секунд и .
За другим законом електролізу (з другим законом Фарадея) електрохімічні еквіваленти елементів прямо пропорційні їх хімічним еквівалентів:
де ставлення атомної ваги A до його валентності Z називається його хімічним еквівалентом.
величина називається числом Фарадея: F ? 96500 Кл / моль і визначає однакове для будь-якої речовини кількість електрики необхідне для виділення при електролізі кількості речовини ? = 1 моль.
- Хімічний еквівалент: А - атомна вага елемента, Z - валентність.
Звідси випливає об'єднаний закон Фарадея:
.
Цей закон справедливий для постійного струму. Якщо струм змінюється в залежності від часу і описується функцією , То об'єднаний закон Фарадея набирає вигляду:
де t-проміжок часу, протягом якого відбувається процес електролізу.
Розрахункові формули.
Розрахункова формула для елементарного заряду електрона е:
Так як заряд і виділилося речовина переносилися іонами, то маса виділився на електроді речовини буде дорівнює масі всіх іонів, які прийшли до електрода:
m = mi · N
Оскільки число іонів N дорівнює відношенню електричного заряду Q,
пройшов через електроліт до заряду одного іона qi:
N = Q / qi, (1)
то m = mi = Q
відношення маси іона до його заряду - величина постійна, названа електрохімічним еквівалентом речовини. Позначивши її символом ?приходимо до такої формули:
m = k · Q = k · I · t, (2)
званої законом Фарадея для електролізу.
На підставі закону Фарадея формула (2) можна визначити заряд електрона. Так як заряд іона qiпов'язаний з зарядом електрона еспіввідношенням:
qi = N · e,
де n - Валентність речовини, то для заряду електрона маємо:
e =
зі співвідношення (1)
m = mi
звідси можна висловити заряд іона:
qi = ,
отже, заряд електрона
e = = Q = I · t.
Таким чином, для визначення заряду електрона на досвіді треба виміряти силу струму і час проходження струму через розчин електроліту, а також масу речовини, яка виділяється на катоді при електролізі.
за формуле6
e = I · t
обчисліть заряд електрона (маса іона міді mi= 1,05·10 -29кг).
Проведена лабораторна робота дозволяє грубо визначити електричний заряд електрона.
За сучасними даними
е = 1, 6021892 ·10 -19кг.
m - маса виділилася міді;
mi - Маса одного іона міді;
N - кількість іонів;
е - елементарний заряд електрона (1,602 · 10-19 Кл);
n - валентність;
?t - час процесу електролізу;
I - сила струму.
III Обробка результатів спостереження | Підготовка поверхні електрода
Вимоги до оформлення лабораторних робіт. | схема установки | II Методика виконання роботи | схема установки | II Методика проведення роботи | Схема установки | II Методика проведення роботи | Схема установки. | IV Оцінка похибок отриманих результатів. | схема установки |