ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Побочные и вторичные процессы при электролизе. Кулонометры. Кулонометрия из "Основы электрохимии Издание 2" Всякая электрохимическая реакция связана с прохождением тока через границу раздела электрод — раствор. В растворе, являющемся проводником второго рода (см. гл. 1), ток переносится заряженными частицами раствора — ионами, а в электродах и токоподводах к ним, являющихся проводниками первого рода, ток переносится электронами, поэтому на границе раздела электрод — раствор происходит переход электронов от электрода к ионам раствора (на катоде) или наоборот — от ионов к электроду (на аноде). [c.41] Процессы, при которых происходит переход электронов от электрода к частицам раствора, называются процессами восстановления. Эти процессы протекают на электроде, называемом катодом. Процессы, прн которых электроны переходят от частиц раствора к электроду, называются процессами окисления. Эти процессы протекают на электроде, называемом анодом. [c.41] ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА (ЗАКОНЫ ФАРАДЕЯ). [c.41] Если в уравнении (3.1) силу тока выразить в амперах (А), а т — в секундах (с) или часах (ч), то ДО = Кэ при /т = 1. [c.42] Коэффициент пропорциональности Кэ называется электрохимическим эквивалентом. Он представляет собой массу вещества, выраженную в килограммах, которое выделяется на электроде при прохождении 1 Кл или 1 А-ч электричества. [c.42] В табл. 6 приведены электрохимические эквиваленты для ряда наиболее часто встречающихся реакций. [c.42] Второй закон Фарадея. При прохождении через различные электролиты одного и того же количества электричества массы различных веществ, прореагировавших (выделившихся) на электродах, пропорциональны химическим эквивалентам этих веществ. [c.42] Химическим эквивалентом какого-либо элемента называют отношение атомной массы этого элемента к числу электронов, участвующих в химических реакциях атома этого элемента с другими атомами. [c.42] Таким образом, второй закон Фарадея устанавливает зависимость количества прореагировавшего на электродах вещества при прохождении определенного количества электричества от природы данного вещества. [c.42] Поясним этот закон примером. [c.42] Из раствора СиСЬ при электролизе на аноде выделяется хлор, на катоде — медь, т. е. [c.42] Уравнение (3.4) устанавливает связь между электрохимическим и химическим эквивалентами. Для вычисления Кэ по уравнению (3.4) значение числа Фарадея нужно подставлять в Кл или А-ч, и значение Хэ будет получаться в 10- кг/кл или 10 кг/(А-ч) соответственно. [c.44] При электролизе раствора Си304 на катоде выделяется медь. Если через раствор пропущен 1 А-ч электричества, то согласно законам Фарадея на катоде должен выделиться электрохимический эквивалент меди — 2,3729-10- кг. Однако в ряде случаев, в частности при использовании высоких плотностей тока, параллельно с основной реакцией Си ++ 2е-- -Си идет побочная реакция Н+4-е-- /аНг, на которую расходуется часть пропущенного тока. В результате этого количество меди, выделившейся на катоде, в расчете на весь пропущенный ток будет 1еньше, чем 2,3729-10- кг, но будет точно соответствовать количеству электричества, пошедшему на восстановление меди (конечно, если разряд водорода является единственной побоч-) ной реакцией). Так, в случае если выделилось 0,0188-10- кг водорода, т. е. количество, равное половине электрохимического эквивалента водорода (см. табл. 6), то на его разряд пошло 0,5 А-ч, следовательно, на разряд меди пошло при общем пропущенном количестве электричества 1,0 А-ч также 0,5 А-ч, поэтому меди выделится 2,3729-0,5-10- = 1,1864-10- кг в точном соответствии с законом Фарадея. [c.44] Кроме указанного случая — протекания наряду с основным побочного электродного процесса — кажущиеся отклонения от законов Фарадея могут иметь место также вследствие растворения части выделившихся на электродах продуктов, окисления продуктов на электродах и т. д., т. е. в результате вторичных реакций. [c.44] На практике важно осуществлять процессы таким образом, чтобы образование целевого продукта было максимальным, т. е. чтобы кажущиеся отклонения от законов Фарадея были возможно меньшими. [c.44] Открытые Фарадеем законы находят практическое использование в устройствах, измеряющих количество прошедшего через электрическую цепь электричества. Такие устройства называются кулонометрами. В кулонометрах состав раствора, электроды и параметры процесса выбираются таким образом, чтобы на электродах протекала только одна какая-либо реакция, выделялось одно вещество. Тогда, определив количество образовавшегося на электроде вещества, возможно рассчитать количество прошедшего электричества. [c.45] Для получения хорошего выхода меди плотность тока на катоде должна быть в пределах от 20 до 200 А/м . После окончания электролиза катод быстро промывают водой, а затем этиловым спиртом, после чего сушат и взвешивают. Точность медного кулонометра 0,1—0,05 %. [c.46] Вернуться к основной статье