To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
(Ćwiczenie nr 1)
Elektrograwimetria Wstęp
Zjawisko elektrolizy jest wykorzystywane w chemii analitycznej m.in. w elektrograwimetrycznej metodzie oznaczania metali. Elektrograwimetrię określa się jako wagowe oznaczanie substancji, która w procesie elektrolizy ulega redukcji lub utlenieniu z utworzeniem stałego produktu wydzielającego się na elektrodzie. Znając masę elektrody przed procesem elektrolizy można wyznaczyć masę wydzielonego produktu. Analiza elektrograwimetryczna daje wyniki dokładne i odtwarzalne. Wykonanie oznaczeń jest proste i aparatura niezbyt skomplikowana. Ilościowe zależności elektrolizy sformułował Faraday w postaci dwóch praw. W pierwszym z nich stwierdza, że masy substancji wydzielonych na elektrodach podczas elektrolizy są proporcjonalne do ładunku elektrycznego, który przepłynął przez elektrolit:
(1)
gdzie: m - masa substancji wydzielonych na elektrodzie (katodzie lub anodzie), [g]
Q - ładunek elektryczny, [C]
k - równoważnik elektrochemiczny danej substancji (masa substancji wydzielona na elektrodzie przez ładunek 1 C)
I - natężenie prądu, [A]
T - czas, [s]
Drugie prawo Faradaya głosi, że jednakowe ładunki elektryczne wydzielają z różnych elektrolitów masy substancji proporcjonalne do ich chemicznych równoważników:
(2)
stąd:
(stała Faradaya, F) (3)
Stała Faradaya, F = 96500 C, jest to ładunek potrzebny do wydzielenia na elektrodzie jednego gramorównoważnika chemicznego substancji. Łącząc oba prawa otrzymuje się zależność:
(4)
gdzie: M - masa molowa wydzielonej substancji
n - liczba elektronów biorących udział w elementarnym procesie elektrodowym
Jeżeli do elektrod platynowych zanurzonych w elektrolicie przykładamy zwiększające się napięcie, to stwierdzamy, że natężenie prądu zaczyna się zwiększać dopiero po osiągnięciu tzw. Napięcia rozkładowego Ur. Wydzielające się na elektrodach produkty elektrolizy działają jak ogniwo wytwarzające siłę elektromotoryczną skierowaną przeciwnie niż napięcie doprowadzane z zewnętrznego źródła prądu. Teoretyczne napięcie rozkładowe Urpowinno być więc równe algebraicznej różnicy potencjałów elektrochemicznych anody i katody tego ogniwa powiększonej o napięcie niezbędne do spowodowania przepływu prądu o natężeniu I w elektrolicie o oporze R:
(5)
W rzeczywistości doprowadzone do elektrod napięcie, potrzebne do elektrolizy, powinno być większe o tzw. nadnapięcie (nadpotencjał) η, związane z polaryzacją elektrolityczną elektrod:
(6)
(…)
…:
Do otrzymanego roztworu dodać ok. 5 ml stęż. H2SO4.
Ogrzewać na palniku do momentu pojawienia się białych dymów (odpędzenie nadmiaru kwasu azotowego w postaci tlenków azotu - bure dymy). Roztwór ostudzić (koniecznie !)
Po ostudzeniu, do roztworu dodawać bardzo ostrożnie wodę destylowaną do obj. ok. 300 cm3.
Roztwór ponownie ogrzać (do ok. 80oC).
Stosując mieszanie roztworu (włączyć mieszadło magnetyczne…
… i oznaczania kilku metali występujących obok siebie. Możliwe to jest wówczas, gdy różnice między potencjałami wydzielania poszczególnych metali są dostatecznie duże. Potencjał wydzielania jest to potencjał elektrody, który należy przekroczyć, aby uzyskać mierzalny przebieg danej reakcji elektrodowej:
(8)
gdzie: E - odtwarzalny potencjał elektrody (obliczany z równania Nernsta)
η - nadnapięcie danego procesu…
… potencjał wydzielania. Do rozdzielania i oznaczania obok siebie metali o zbliżonych potencjałach wydzielania stosuje się zwykle elektrograwimetrię z kontrolowanym potencjałem elektrody czynnej.
Poniżej opisano przykład zastosowania elektrograwimetrii jako metody rozdzielania oraz oznaczania Cu i Ni w stopie metalicznym. Miedź wydziela się w postaci metalu na katodzie z kwaśnych roztworów zawierających 3-4…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)