WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаПедагогіка, Сценарії виховних заходів → Фізика явищ. Її внутрішній світ - Урок

Фізика явищ. Її внутрішній світ - Урок

якщо цей хімічний елемент одновалентний. А, наприклад, для нейтралізації двохвалентного іона (Cu2+, SO42-, O2-) вже потрібно два електрона, для трьохвалентного - три и т. і. Саме тому для отримання нейтральної речовини необхідно величину q розділити на n x e, враховуючи її валентність.
Тоді маємо: m= M/NA x q/e x n або, перегрупувавши величини m=1/e NA x M/n x q, або остаточно:m=1/F x ?/n x I x t.При цьому F=e x NA=96500 Кл/моль - постійна Фарадея (на честь англійського ученого, що дав цю теорію), а М/n - хімічний еквівалент речовини.
Часто бувають випадки, коли цей закон Фарадея для електролізу записують ще в більш простій формі m=k x I x t, де добуток 1/F x M/n називають електрохімічним еквівалентом речовини (таблична величина). Зрозуміло, що М - мольна маса (так вважають за краще позначати в деяких підручниках).
Якщо забезпечити уважний, зосереджений аналіз явища, то при розв'язанні задач буває корисним врахувати наступні можливості:
1) для нейтралізації іона і його перетворення у нейтральний атом потрібна така елементарна кількість електрики q0, яка дорівнює валентності даного елемента (n), помноженій на заряд електрона (е), тобто q0=n x e. Проте є багато речовин, які мають молекулярну будову і кожна молекула "використовує" декілька атомів. Тому зрозуміло, що для отримання однієї молекули кисню, при її валентності 2 (два), нам буде потрібно чотири електрони (4е). Тому, в записі закону Фарадея використовується атомарна маса з відповідною атому валентністю. Але, якщо від неї переходити до мольних досліджень в звичайних лабораторних або природних умовах, то доведеться враховувати, що дана кількість речовини дасть в два рази менше (для кисню) структурних частинок газоподібного стану.
2) виходячи з розуміння першого легко формувати запис ходу електролізу для газів, що отримуються у нормальних умовах (н.у.) .
96500 Кл (дають) > 1 моль H або > 1/2 моля H2 або 1/2 від 22,4 літра H2q ( реальний заряд) > ? молів ... або Х літрів
Природно, для кисню (O2) буде > 1/4 моля O2, тобто: 1/4 від 22,4 літра.
Якщо умови виходять за рамки нормальних, то природно використати рівняння Менделєєва - Клапейрона: PV=?RT.
При уважному розгляді цього легко побачити фізичний зміст постійної Фарадея.
Постійна Фарадея (F=e x NA) показує кількість електрики, яка дає один моль взаємодій "електрон - іон".
Або - це така кількість електрики, яка при електролізі нейтралізує 1 моль одновалентних іонів або 1/2 моля двовалентних іонів, 1/3 моля тривалентних і т.і.
3. Застосування електролізу.
Серед застосувань електролізу спочатку в деяких деталях розглянемо процеси, що протікають у ванні з водним розчином мідного купоросу і мідним анодом. Вони ще раз дозволяють нам наочно побачити сутність явища.
При запуску установки спостерігається наступне. З наявних іонів водного розчину мідного купоросу (Cu2+, H+, OH-, SO42-) активними, тобто такими, що беруть участь в електролітичній реакції виявляються тільки іони міді, а всі інші залишаються пасивні і ні в яких реакціях не беруть участі. Це внаслідок високої електро-хімічної активності міді. Тому на катоді має місце наступна реакція: Cu 2+ + 2е ? Cu.
Тобто, на ту поверхню катода, що "дивиться" на анод, осідає рівномірний шар міді. І це при тому, що сам катод передає в розчин з іонами міді електрони, які постійно надходять від негативного полюса джерела струму.
А ось що відбувається з анодом. Оскільки поряд з ним в розчині немає активних негативних іонів, то і немає будь-яких продуктів електролізу, взятих з самого розчину.
Але циркуляція струму в установці забезпечується тим, що нейтральний атом міді, з якої зроблений анод, віддає два електрони у зовнішню частину електричного кола, спрямовуючи їх до позитивного полюса джерела. Тобто анод формує наступну реакцію: Cu ? 2е + Cu 2+.
Іон міді, що утворився з нейтрального атома не може залишатися у складі матеріалу анода. Тому він переходить у розчин. Виходить, що замість іона, використаного у катода, розчин отримав новий такий самий іон від анода. Адже згідно закону збереження електричного заряду потік кількості електрики в будь-якому перетині послідовного ланцюга - величина постійна. Зі всього цього ясно видно, що анод розчиняється (худне), а катод покривається міддю (товстішає), розчин же ніяк не змінюється (концентрація залишається постійною).
4. Техніка і електроліз.
Розглянемо найголовніші застосування електролізу в техніці, враховуючи, що в курсі хімії ми вже ознайомилися з використанням електролізу для добування вільного фтору, хлору і інших речовин.
Електрометалургія. На сьогоднішній день багато металів отримують за допомогою електролізу руд. Так, наприклад, алюміній отримують виключно електролізом його розплавленого оксиду (глинозему Al12O3) в кріоліті Na3AlF6. Електролітичною ванною і одночасно катодом служить залізний ящик з вугільним черенем, а анодами є вугільні стержні, які опускаються в розплав. Електроліз проводиться при температурі близько 900 oС, причому висока температура підтримується самим струмом. Розплавлений алюміній опускається на дно ящика, звідки його через спеціальний отвір випускають у форму для виплавки. За допомогою такого електролізу одержують також натрій, магній, берилій, кальцій, фтор і інші речовини.
Очищення металів. В промисловості під час електролізу здійснюють очищення металів. Метал, що очищається, виливають у вигляді пластин і роблять їх анодами в електролітичній ванні. Електролітом є розчин солі даного металу. Підбираючи напругу між анодом і катодом, можна добитися, щоб метал, що очищається, переходив від аноду в розчин і виділявся на катоді. Домішки ж випадають на дно посуду у вигляді осаду. Цей спосіб найбільш поширений для очищення міді, як ми це описали в деталях трохи вище.
Гальванопластика, або електричне осадження металу на поверхні предмету для відновлення його форми здійснюється так: з предмету спочатку знімають зліпок з воску, гіпсу і т.п., покривають його порошком графіту для формування електропровідності і потім використовують зліпок, як катод в електролітичній ванні, яка вміщає розчин солі відповідного металу. Під час електролізу метал з електроліту виділяється на поверхні зліпка і отримують металеву копію предмету. Цим способом виготовляють друкарські кліше, безшовні труби, а також інші металеві деталі складної форми.
Гальваностегія. Електролітичне осадження металів широко використовують для покриття одних металів шаром інших з метою захисту від корозії. Такими є електролітичні позолота, сріблення і т.п.
Loading...

 
 

Цікаве