Головна

Електроліз. Електроліз водних розчинів і розплавів. Закони Фарадея. Практичне застосування елеткроліза.

Електроліз - окислювально-відновний процес протікає на електродах при проходженні ел струму через розплав або розчин електроліту.

Сутність електролізу полягає в тому, що за рахунок електричної енергії здійснюється реакція, яка не може протікати мимовільно.

Електроліз водних розчинів електролітов- при розгляді електролізу водних розчинів необхідно

пам'ятати, що крім іонів електроліту в усякому водному розчині є ще іони Н + і ОН - продукти дисоціації води. В електричному полі іони Н + переміщуються до катода, а іони ОН до анода. Таким чином, у катода можуть

розряджатися як катиони електроліту, так і катіони водню. У анода може відбуватися розряд як аніонів електроліту, так і гідроксид іонів. Крім того, молекули води також можуть піддаватися електрохімічного окислення або відновлення. З декількох можливих процесів буде протікати той, здійснення якого

пов'язане з мінімальними витратами енергії.

Електроліз розплавів - при електролізі розплавів в процесі беруть участь тільки іони речовини, яке піддається електролізу. Наприклад, якщо піддати електролізу розплав кухонної солі (NaCl), то на аноді буде виділятися той же газ - хлор, а ось на катоді замість водню буде відновлюватися чистий метал - натрій (Na). Саме такому способом в промисловості отримують металевий натрій і інші лужні і лужноземельні метали. Таким же чином отримують інші лужні метали (калій (K), літій (Li), кальцій (Ca)), проводячи струм через розплави їх солей.

Закони Фарадея є кількісними співвідношеннями, заснованими на електрохімічних дослідженнях, опублікованих Майклом Фарадеєм в 1834 році.[1]

Перший закон електролізу Фарадея: маса речовини, обложеного на електроді під час електролізу, прямо пропорційна кількості електрики, переданого на цей електрод. Під кількістю електрики мається на увазі електричний заряд, вимірюваний, як правило, в кулонах.

Другий закон електролізу Фарадея: для даної кількості електрики (електричного заряду) маса хімічного елемента, обложеного на електроді, прямо пропорційно еквівалентній масі елемента. Еквівалентної масою речовини є його молярна маса, поділена на ціле число, яке залежить від хімічної реакції, в якій бере участь речовина.

Закони Фарадея можна записати у вигляді такої формули:

Практичне застосування електролізуЕлектроліз широко використовується в різних галузях промисловості. Зупинимося на деяких найбільш поширених. Електроліз в металургії. Електролізом розчинів солей отримують мідь, цинк, кадмій, кобальт, марганець та інші метали.Електроліз в хімічній промисловості. До найбільш крупному електролітичному процесу в промисловості відноситься електроліз розчину хлориду натрію з отриманням газоподібних хлору на аноді, водню на катоді і розчину лугу в катодному просторі.отримання гальванопокриття. Гальванічними називаються металеві покриття, що наносяться на поверхню будь-якого вироби методом електролізу.Електрохімічна обробка металів і сплавів. Для зміни розмірів і форми, а також стану поверхні металевих виробів використовують електрохімічні методи обробки, при яких проводиться електроокислення металевих виробів: електрохімічна розмірна обробка, анодування та ін.

Квиток 11.

Поняття про квантову механіку. Квантовий характер випромінювання і поглинання енергії. Рівняння Планка. Атомні спектри як характеристики енергетичних рівнів електронів. Корпускулярно-хвильова природа електрона. Рівняння де Бройля.

Квантова механіка - Розділ теоретичної фізики, що описує квантові системи і закони їх руху. Поглинання або випускання енергії може здійснюватися тільки строго певними дискретними порціями - квантами. Будь-яке випромінювання складається з дискретних частинок квантів випромінювання - фотонів - постулат Ейнштейна.

Гіпотеза Л. Де Бройля - Кожній частинці з певним імпульсом відповідає хвильовий процес з довжиною хвилі ? = h / m?, де h - постійна Планка.

Основні ідеї квантової механіки:

1) Чи атоми молекули випускають або поглинають електромагнітне випромінювання при зміні свого енергетичного стану.

Е = h? = hc / ?

2) Атоми або молекули можуть існувати тільки в певних енергетичних станах. Коли атом або молекула змінює своє енергетичне стан, вони повинні випустити або поглинути таку кількість енергії, щоб можна було перейти в новий енергетичний стан ( «умова квантування»).

3) Енергетичне стан атома або молекули може бути описано за допомогою певного набору параметрів, які називаються квантовими числами.

Розподіл електронів в багатоелектронних атомах засноване на трьох положеннях: принципі мінімуму енергії, принципі Паулі, правило Хунда.

атомний спектр- У фізиці, сукупність всіх значень будь-якої фізичної величини, що характеризує систему або процес. Найчастіше користуються поняттями частотного спектра коливань (зокрема, електромагнітних і акустичних), спектру енергій, імпульсів і мас часток (див. Спектроскопія, Мас-спектрометрія). Спектр може бути безперервним і дискретним. Також розрізняють спектр поглинання і спектр випускання.

Згідно хвильової теорії, e є і часткою і хвилею, тобто має подвійну природу: * корпускулярні властивості e виражаються в його здатності виявляти свою дію тільки як цілого; * Хвильові властивості проявляються в його русі, а також в явищах дифракції та інтерференції.

e як би розмазаний навколо ядра по сфері, віддаленої від ядра на деяку відстань, таким чином, замість стаціонарних орбіт по Бору, ядро ??атома оточене пульсуючим електронним хмарою. Область простору навколо ядра, яку займає електронаі отримала назву - атомна орбіталь, що виражає форму електронної хмари.

2. Енергія Гіббса- Це величина, що показує зміну енергії в ході хімічної реакції і дає таким чином відповідь на принципову можливість протікання хімічної реакції.

Напрямках хімічної реакції. ?G> 0 процес термодинамічно заборонений; ?G <0 реакція термодинамічно дозволена, мимовільний процес; ?G = 0 рівновагу.

?H <0, ?S> 0 - реакція мимовільна при всіх температурах

?H <0, ?S <0 - реакція мимовільна при низьких температурах

?H> 0, ?S> 0 - реакція мимовільна при високих температурах

?H> 0, ?S <0 - реакція не мимовільна при всіх температурах

Приклади придумати самим!

 



 Ентропія. 2 закон термодинаміки. 3 закон термодинаміки. |  Електродні потенціали. Електродні потенціали металів і фактори, що впливають на їх величину. Поняття про стандартні потенціали. Стандартний (нормальний) водневий потенціал.

 Фазові діаграми систем. Фракційна перегонка. |  Квантовомеханічний пояснення будови атома. Характеристика енергетичного стану електрона квантовими числами. Атомні орбіталі. Принцип Паулі. Правила Гунда. |  Розчини електролітів. Сильні і слабкі електроліти. Ступінь і константа дисоціації. Закон розведення Оствальда. |  Ефективні заряди атомів в молекулах. Електричний момент. Постійні і наведені диполі. Дисперсійне, орієнтаційна та індукційне взаімодейтсвіе. |  Кислоти і підстави. Кислотно-основні свойтсва по Арреніус, Бренстед-Лоурі та Льюїса. |  Солі, основні властивості. Гідроліз солей. Приклади. |  Хімія як наука про речовини та їх перетворення. Місце хімії в системі наук. Матерія. Хімічна форма енергії. Суміші і речовини. Властивості матеріалів. Аналіз і синтез. |  Ізольовані і неізольовані системи. Функції стану, рівняння стану. Робота теплота і енергія. Температура. Внутрішня енергія. |  Амфотерность. Водневий показник. Поняття про індикатори. Ацидиметрія. Буферні розчини. |  Ентальпія. Перший закон термодинаміки. Правила термохіміі. Закон Гесса. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати