Faraday seadused keemias ja füüsikas – lühike seletus lihtsate sõnadega. Elektrolüüsi seadused

1. Faraday esimene seadus on elektrokeemia kvantitatiivne põhiseadus.

2.Elektrokeemiline ekvivalent.

3. Kulonomeetrid. Kulonomeetrite klassifikatsioon.

4. Aine väljumine vooluga.

5. Vooluväljundi määramise meetodid alalis- ja impulssvoolu kasutamisel.

6. Faraday teine ​​seadus.

7. Näilised Faraday seadustest kõrvalekaldumise juhtumid.

1. Faraday esimene seadus

Kulonomeetreid on kolme peamist tüüpi: gravimeetriline (gravimeetriline), mahuline (mahuline) ja tiitrimine.

Kaalukulomeetrites (nende hulka kuuluvad hõbe ja vask) arvutatakse neid läbinud elektrienergia hulk katoodi või anoodi massi muutuse järgi. Mahumeetrilistes kulonomeetrites tehakse arvutus saadud ainete ruumala mõõtmise põhjal (gaas vesinikkuulomeetris, vedel elavhõbe elavhõbeda kulonomeetris). Tiitrimiskulonomeetrites määratakse elektrienergia hulk elektroodreaktsiooni tulemusena lahuses tekkinud ainete tiitrimisandmete põhjal.

Vask kulomeeter kõige levinum laboriuuringute praktikas, sest seda on lihtne valmistada ja üsna täpne. Elektrienergia koguse määramise täpsus on 0,1%. Kulomeeter koosneb kahest vaskanoodist ja nende vahel paiknevast õhukesest vaskfooliumkatoodist. Elektrolüüt vasekulomeetris on järgmise koostisega vesilahus: CuSO 4 ∙ 5H 2 O, H 2 SO 4 ja etanool C 2 H 5 OH Väävelhape suureneb elektrijuhtivus elektrolüüt ja lisaks takistab katoodiruumis aluseliste vaseühendite teket, mis võivad katoodile adsorbeeruda, suurendades seeläbi selle massi. H 2 SO 4 vaskkulomeetri elektrolüüdis on vajalik, et vältida Cu 1+ ühendite kogunemist, mis võivad tekkida disproportsioonireaktsiooni tulemusena:

Cu 0 + Cu 2+ → 2Cu +

Etüülalkoholi lisatakse elektrolüüdile, et saada peenkristallilised, kompaktsemad katoodisadestused ja vältida kulonomeetri vaskelektroodide oksüdeerumist.

Läbitud elektri kogust hinnatakse katoodi massi muutuse järgi enne ja pärast elektrolüüsi.

katood ja anood on valmistatud puhtast hõbedast.

Hõbekulomeetris kasutatakse elektrolüüdina neutraalset või kergelt happelist 30% hõbenitraadi lahust.

Gaasiline vesinik-hapnik kulomeeter kasutatakse väikeste elektrikoguste ligikaudseks mõõtmiseks. See mõõdab elektrolüüsi käigus vabaneva vesiniku ja hapniku kogumahtu vesilahus H 2 SO 4 või NaOH ja sellest väärtusest arvutatakse läbitud elektrienergia hulk. Neid kulomeetreid kasutatakse suhteliselt harva, kuna Nende täpsus on madal ja neid on vähem mugav kasutada kui kaalumiskulonomeetriid.

Mahumeetrilised kulonomeetrid hõlmavad ka elavhõbeda kulomeeter. Seda kasutatakse peamiselt tööstuses elektrienergia koguse mõõtmiseks. Elavhõbeda kulonomeetri täpsus on 1%, kuid see võib töötada suure voolutiheduse korral. Anood on elavhõbe. Kivisüsi on katood. Elektrolüüt on elavhõbejodiidi ja kaaliumjodiidi lahus. Elektrienergia kogus arvutatakse elavhõbeda taseme järgi torus.

Kõige tavalisem tiitrimiskulomeetrid- jood

Ja Kistjakovski kulomeeter.

Joodi kulomeeter on anum, mille plaatina-iriidiumelektroodid on eraldatud katood- ja anoodiruumidega. Süstitud anoodikambrisse kontsentreeritud lahus kaaliumjodiid vesinikkloriidhappe lisamisega katoodikambrisse - vesinikkloriidhappe lahus. Kui vool juhitakse läbi anoodi, eraldub jood, mis seejärel tiitritakse naatriumtiosulfaadiga (Na 2 S 2 O 3). Tiitrimistulemuste põhjal arvutatakse elektrienergia hulk.

Kistjakovski kulomeeter- See on klaasnõu. Anood on kontakti tagamiseks elavhõbedaga klaastorusse joodetud hõbetraat. Anum täidetakse kaaliumnitraadi lahusega (15-20%). Sellesse lahusesse sukeldatakse plaatina-iriidiumi katood. Voolu läbimisel toimub hõbeda anoodne lahustumine. Ja ka lahuse tiitrimise tulemuste põhjal arvutatakse elektrienergia kogus.

4. Praegune väljund

Zn 2+ +2ē →Zn

Kui üle elektroodi voolab mitu paralleelset elektrivoolu keemilised reaktsioonid, siis kehtib Faraday esimene seadus nende kõigi jaoks.

Praktilistel eesmärkidel, et võtta arvesse, milline osa elektrokeemilist süsteemi läbivast voolust või elektrihulgast kulutatakse igale konkreetsele reaktsioonile, kasutatakse kontseptsiooni. aine väljund voolu abil.

Seega võimaldab VT määrata selle osa elektrokeemilist süsteemi läbinud elektrienergia kogusest, mis moodustab selle elektrokeemilise reaktsiooni osa.

VT tundmine on vajalik nii teoreetiliste küsimuste lahendamisel: näiteks osapolarisatsioonikõverate koostamisel ja elektrokeemilise reaktsiooni mehhanismi selgitamisel, kui ka metallide, mittemetallide, sulamite elektrosadestamise praktikas, et hinnata selle efektiivsust. tehnoloogiline operatsioon. Praktikas määratakse VT kõige sagedamini aine praktilise massi jagamisel Faraday seadusega määratud teoreetilise massiga.

m praktiline – teatud koguse elektrienergia läbimise tulemusena praktiliselt muundunud aine mass; m teooria on aine mass, mis peaks teoreetiliselt teisenema sama koguse elektri läbimisel.

Katoodil toimuvate protsesside VT ei lange reeglina kokku anoodiliste protsesside VT-ga, seetõttu on vaja eristada katoodi ja anoodi voolu väljundit. Siiani oleme käsitlenud VT määramise juhtumeid, kui esimest tüüpi juhi ja teist tüüpi juhi vahelise liidese kaudu voolab alalisvool.

5. VT määramise meetodid impulssvoolu abil

Kui faasiliidese kaudu voolab impulssvool, tekivad VT määramisel suured raskused. Pulsselektrolüüsi ajal VT määramiseks pole ühtset meetodit ega instrumenti. VT määramise raskus impulsselektrolüüsi tingimustes on tingitud asjaolust, et süsteemi läbivat voolu ei kulutata mitte ainult elektrokeemilisele reaktsioonile, vaid ka elektrilise topeltkihi laadimisele. Liidest läbivat ja elektrokeemilist transformatsiooni põhjustavat elektrivoolu nimetatakse sageli Faraday vooluks. Laadimisvool kulub elektrilise kaksikkihi laadimisele, lahusti, reaktiivi enda ümberkorraldamisele, s.o. kõik, mis loob tingimused elektrokeemilise reaktsiooni toimumiseks, seega on elektrokeemilist süsteemi läbiva koguvoolu avaldis järgmine:

I = Iz + Iph, kus Iz on laadimisvool, Iph on Faraday vool.

Kui VT absoluutväärtusi pole vaja määrata, saab impulsselektrolüüsi efektiivsuse hindamise kriteeriumina kasutada sademe lahustamiseks kulutatud elektrienergia ja selle moodustamiseks kulutatud elektrienergia koguse suhet. .

6. Faraday teine ​​seadus.

Matemaatiliselt väljendatakse seda seadust võrrandiga:

Faraday teine ​​seadus on esimese seaduse otsene tagajärg. Faraday teine ​​seadus peegeldab seost, mis eksisteerib reageerinud aine koguse ja selle keemilise olemuse vahel.

Vastavalt Faraday teisele seadusele:

Kui esimest tüüpi juhi ja teist tüüpi juhi liideses toimub üks ja ainult üks elektrokeemiline reaktsioon, milles osaleb mitu ainet, siis on reaktsioonis osalejate massid, mis on läbinud teisendusi, omavahel seotud kui nende keemilised ekvivalendid.

7. Näilised Faraday seadustest kõrvalekaldumise juhtumid

Faraday esimene seadus, mis põhineb aine ja elektri aatomilisusel, on täpne loodusseadus. Sellest ei saa olla kõrvalekaldeid. Kui praktikas täheldatakse arvutuste käigus kõrvalekaldeid sellest seadusest, on need alati tingitud peamise elektrokeemilise reaktsiooniga kaasnevate protsesside mittetäielikust arvessevõtmisest. Näiteks NaCl vesilahuse elektrolüüsil süsteemis, kus on plaatina elektroodid ning anoodi- ja katoodruumid, mis on eraldatud poorse diafragmaga, toimub katoodil järgmine reaktsioon:

2H 2O + 2ē = H2 + 2OH -

ja anoodil: 2Cl - - 2ē = Cl 2

Moodustunud gaasilise kloori kogus on alati väiksem kui Faraday seaduse kohaselt järgnev, kuna Cl 2 lahustub elektrolüüdis ja läbib hüdrolüüsireaktsiooni:

Cl2 + H2O → HCl+ HClO

Kui võtta arvesse veega reageerinud kloori massi, saame tulemuse, mis vastab Faraday seaduse järgi arvutatule.

Või toimub paljude metallide anoodsel lahustumisel paralleelselt kaks protsessi - normaalse valentsiga ioonide ja nn subioonide moodustumine - s.o. madalama valentsiga ioonid, näiteks: Cu 0 - 2ē → Cu 2+ ja

Cu- 1ē → Cu +. Seetõttu osutub valeks Faraday seaduse järgi tehtud arvutus eeldusel, et moodustuvad ainult kõrgeima valentsiga ioonid.

Sageli ei toimu elektroodil mitte üks elektrokeemiline reaktsioon, vaid mitu sõltumatut paralleelset reaktsiooni. Näiteks Zn eraldamisel ZnSO 4 happelisest lahusest koos Zn-ioonide väljutamisega:

Zn 2+ +2ē →Zn

toimub hüdroniumioonide redutseerimisreaktsioon: 2H 3 O + +2ē → H 2 + 2H 2 O.

Kui elektroodil toimub mitu paralleelset elektrokeemilist reaktsiooni, kehtib Faraday esimene seadus nende kõigi kohta.

Elektrolüüsi seadused (Faraday seadused)

Kuna elektrivoolu läbimine läbi elektrokeemiliste süsteemide on seotud keemiliste transformatsioonidega, peab voolava elektrihulga ja reageerinud ainete hulga vahel olema teatav seos. Selle avastas Faraday ja see väljendus esimestes elektrokeemia kvantitatiivsetes seadustes, mida hiljem nimetati Faraday seadusteks.

Faraday esimene seadus . Elektrolüüsi käigus muunduvate ainete kogused on võrdelised elektrolüüti läbiva elektrienergia kogusega:

Dm = k e q = k uh see ,

Dm on reageerinud aine kogus; k e – mingi proportsionaalsuskoefitsient; q on elektrienergia hulk, mis võrdub voolu I ja aja t korrutisega. Kuiq = see = 1, siisDm = k see on koefitsient k e tähistab ühikulise elektrienergia voolu tulemusena reageerinud aine kogust. Koefitsient k uhhelistas elektrokeemiline ekvivalent .

Faraday teine ​​seadus peegeldab seost, mis eksisteerib reageerinud aine koguse ja selle olemuse vahel: konstantse läbilaskva elektrikoguse korral toimub elektroodidel erinevate ainete masside muundumine (lahus vabanemine, valentsi muutus), on võrdelised nende ainete keemiliste ekvivalentidega:

Dm i/A i= konst .

Mõlemad Faraday seadused saab ühendada üheks üldseaduseks: eritada või muundada voolu 1 abil g-ekv mis tahes aine (1/zmool ainet) vajab alati sama palju elektrit, nn Faraday number (või Faraday ):

Dm = See=See .

Faraday numbri täpselt mõõdetud väärtus

F = 96484,52 ± 0,038 C/g-ekv.

See on laeng, mida kannab mis tahes liiki ioonide üks grammi ekvivalent. Selle arvu korrutamine arvugaz (number elementaarlaengud ioon), saame 1-ga kantud elektrienergia koguse g-ioon . Jagades Faraday arvu Avogadro arvuga, saame ühe monovalentse iooni laengu, võrdne laenguga elektron:

e = 96484,52 / (6,022035 × 10 23) = 1,6021913 × 10-19 klass.

Faraday 1833. aastal avastatud seadusi järgitakse rangelt teist tüüpi juhtide puhul. Täheldatud kõrvalekalded Faraday seadustest on ilmsed. Neid seostatakse sageli arvestamata paralleelsete elektrokeemiliste reaktsioonidega. Kõrvalekalded Faraday seadusest tööstusrajatistes on seotud voolulekete, aine kadudega lahuse pihustamisel jne. IN tehnilised paigaldised elektrolüüsil saadud saaduse koguse suhe Faraday seaduse alusel arvutatud kogusesse on väiksem kui ühik ja nn. voolu väljund :

B T = = .

Hoolikate laboratoorsete mõõtmiste korral üheselt toimuvate elektrokeemiliste reaktsioonide jaoks on voolu väljund võrdne ühtsusega (katsevigade piires). Faraday seadust järgitakse rangelt, seega on selle aluseks kõige täpsem meetod vooluringi läbiva elektrihulga mõõtmiseks elektroodile sadestunud aine koguse järgi. Selliste mõõtmiste jaoks kasutage kulonomeetrid . Kulonomeetritena kasutatakse elektrokeemilisi süsteeme, milles ei toimu paralleelselt elektrokeemilisi ja kõrvalkeemilisi reaktsioone. Moodustunud ainete koguse määramise meetoditega kulonomeetrid jagunevad elektrogravimeetrilisteks, gaasilisteks ja tiitrimiseks. Elektrogravimeetriliste kulonomeetrite näideteks on hõbe- ja vaskkulomeetrid. Richardsoni hõbedase kulonomeetri, mis on elektrolüsaator, tegevus

(–) Agï AgNO3× aqï Ag (+) ,

põhineb elektrolüüsi käigus katoodile sadestunud hõbeda massi kaalumisel. Kui läbi katoodi lastakse 96500 C (1 faraday) elektrit, vabaneb 1 g-ekvivalenti hõbedat (107 g). Kui vahele jättan F elektrienergiast vabaneb katoodil eksperimentaalselt määratud mass (Dm To). Edastatud Faraday elektrienergia arv määratakse seose põhjal

n = Dm /107 .

Vase kulonomeetri tööpõhimõte on sarnane.

Gaasikulomeetrites on elektrolüüsi saadusteks gaasid ning elektroodidele eralduvate ainete kogused määratakse nende mahtude mõõtmise teel. Seda tüüpi seadme näiteks on vee elektrolüüsil põhinev gaasikulomeeter. Elektrolüüsi käigus eraldub katoodil vesinik:

2H20+2 e– =2OH – +H2,

ja anoodil - hapnik:

H20=2H++1/202+2 e – V– eralduva gaasi kogumaht, m3.

Tiitrimiskulomeetrites määratakse elektrolüüsi käigus tekkiva aine kogus titrimeetriliselt. Seda tüüpi kulomeeter sisaldab Kistyakovsky tiitrimiskulomeetrit, mis on elektrokeemiline süsteem

(–) Ptï KNO3, HNO3ï Ag (+) .

Elektrolüüsi käigus hõbeanood lahustub, moodustades hõbedaioone, mis tiitritakse. Elektrienergia Faradayde arv määratakse valemiga

n = mVc ,

Kus m– lahuse mass, g; V– 1 g anoodivedeliku tiitrimiseks kasutatud tiitri maht; c – tiitri kontsentratsioon, g-ekv/cm3.

Mis oleks parem viis esmaspäeva õhtul põhitõdede kohta lugeda? elektrodünaamika. See on õige, võite leida palju asju, mis on paremad. Siiski soovitame teil seda artiklit lugeda. See ei võta palju aega, kuid kasulikku teavet jääb alateadvusesse. Näiteks on eksami ajal stressiolukorras võimalik Faraday seadus edukalt mälusügavustest välja võtta. Kuna Faraday seadusi on mitu, selgitame, et siin räägime Faraday induktsiooniseadusest.

Elektrodünaamika– füüsika haru, mis uurib elektromagnetvälja kõigis selle ilmingutes.

See hõlmab elektri- ja magnetvälja vastasmõju, elektrivoolu, elektromagnetkiirgust ja välja mõju laetud kehadele.

Siin ei ole meie eesmärk võtta arvesse kogu elektrodünaamikat. Jumal hoidku! Vaatame paremini üht selle põhiseadust, mida nimetatakse seaduse järgi elektromagnetiline induktsioon Faraday.

Ajalugu ja määratlus

Faraday avastas paralleelselt Henryga 1831. aastal elektromagnetilise induktsiooni nähtuse. Tõsi, mul õnnestus tulemused varem avaldada. Faraday seadust kasutatakse laialdaselt tehnoloogias, elektrimootorites, trafodes, generaatorites ja drosselites. Mis on Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse olemus, lihtsalt öeldes? Siin on asi!

Kui magnetvoog muutub suletud juhtiva ahela kaudu, tekib ahelas elektrivool. See tähendab, et kui me keerame raami traadist välja ja asetame selle muutuvasse magnetvälja (võtame magnet ja keerame selle ümber raami), siis voolab vool läbi raami!

Faraday nimetas seda voolu induktsiooni ja nähtust nimetati elektromagnetiliseks induktsiooniks.

Elektromagnetiline induktsioon– elektrivoolu tekkimine suletud ahelas ahelat läbiva magnetvoo muutumisel.

Elektrodünaamika põhiseaduse – Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse – sõnastus näeb välja ja kõlab järgmiselt:

EMF, mis tekib vooluringis, on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega F ahela kaudu.

Kust tuleb valemis miinus, küsite? Selle valemi miinusmärgi selgitamiseks on spetsiaalne Lenzi reegel. See ütleb, et miinusmärk näitab sel juhul tekkiva emfi suunda. Fakt on see, et induktsioonivoolu tekitatud magnetväli on suunatud nii, et see takistab induktsioonivoolu põhjustanud magnetvoo muutumist.

Näited probleemide lahendamisest

See näib olevat kõik. Faraday seaduse tähendus on põhiline, sest peaaegu kogu elektritööstuse alus on üles ehitatud selle seaduse kasutamisele. Et aidata teil kiiremini aru saada, vaatame näidet probleemi lahendamisest Faraday seaduse abil.

Ja pidage meeles, sõbrad! Kui ülesanne on nagu kont kurgus kinni, ja ei rohkem jõudu taluge seda - võtke ühendust meie autoritega! Nüüd sa tead. Pakume kiiresti üksikasjalik lahendus ja me selgitame kõiki küsimusi!

Elektrolüüs on füüsikaline ja keemiline protsess, mis viiakse läbi erinevate ainete lahustes elektroodide (katoodi ja anood) abil. On palju aineid, mis lagunevad keemiliselt komponentideks, kui elektrivool läbib nende lahust või sulab. Neid nimetatakse elektrolüütideks. Nende hulka kuuluvad paljud happed, soolad ja alused. On tugevaid ja nõrku elektrolüüte, kuid see jaotus on meelevaldne. Mõnel juhul on nõrkadel elektrolüütidel tugevate elektrolüütide omadused ja vastupidi.

Voolu juhtimisel läbi lahuse või sula elektrolüüdi sadestuvad elektroodidele erinevad metallid (hapete puhul eraldub lihtsalt vesinik). Seda omadust kasutades saate arvutada vabanenud aine massi. Selliste katsete jaoks kasutatakse vasksulfaadi lahust. Voolu läbimisel on süsinikkatoodil kergesti näha punase vase ladestumist. Selle massi väärtuste erinevus enne ja pärast katset on ladestunud vase mass. See sõltub lahendust läbivast elektrienergia kogusest.

Faraday esimese seaduse võib sõnastada järgmiselt: katoodil eralduva aine m mass on otseselt võrdeline elektrolüüdi lahust või sulamit läbiva elektrihulgaga (elektrilaeng q). Seda seadust väljendatakse valemiga: m=KI=Kqt, kus K on proportsionaalsuskoefitsient. Seda nimetatakse aine elektrokeemiliseks ekvivalendiks. Iga aine kohta, mida ta võtab erinevad tähendused. Ta on arvuliselt võrdne massiga aine vabaneb elektroodil 1 sekundiga vooluga 1 amper.

Faraday teine ​​seadus

Spetsiaalsetes tabelites näete erinevate ainete elektrokeemilisi väärtusi. Märkate, et need väärtused on oluliselt erinevad. Faraday andis selle erinevuse selgituse. Selgus, et aine elektrokeemiline ekvivalent on otseselt võrdeline selle keemilise ekvivalendiga. Seda väidet nimetatakse Faraday teiseks seaduseks. Selle tõde on eksperimentaalselt kinnitatud.

Faraday teist seadust väljendav valem näeb välja selline: K=M/F*n, kus M on molaarmass, n on valents. Suhtumine molaarmass valentsust nimetatakse keemiliseks ekvivalendiks.

Kogusel 1/F on kõigi ainete puhul sama tähendus. F nimetatakse Faraday konstandiks. See võrdub 96,484 C/mol. See väärtus näitab elektri kogust, mis tuleb läbi lahuse või sula elektrolüüdi juhtida, et üks mool ainet settiks katoodile. 1/F näitab, mitu mooli ainet settib katoodile, kui laeng 1 C läbib.

Elektrolüüsi käigus muunduva aine massi ja elektrolüüti läbiva elektrienergia hulga vahel on seos, mis kajastub Faraday kahes seaduses.

Faraday esimene seadus. Iga elektroodiprotsessi puhul on muundatud aine mass otseselt võrdeline elektrolüüti läbiva elektrienergia kogusega:

m = kQ,(2.10)

Kus m- muundatud aine mass, g; K- elektrienergia kogus (C), mis võrdub voolutugevuse korrutisega ( I, A) mõnda aega ( t, Koos); k- aine elektrokeemiline ekvivalent, mis väljendab selle ühe kulonilise elektrienergiaga muundatud grammide arvu.

Faraday II seadus. Kui erinevate elektrolüütide lahustest juhitakse läbi võrdne kogus elektrit, on iga muunduva aine mass võrdeline selle keemilise ekvivalendiga t 1:T 2:m 3 ... = m e1: m e2: m e3...(kus m e on aine ekvivalentmass). Kui ühe muundatud aine mass osutub teatud koguse elektri läbimisel võrdseks selle ekvivalentmassiga ( T 1 =m e1) , siis kehtivad võrdsused ka teiste ainete puhul m 2 = m e2, m 3 = m e3 jne.

Seega mis tahes aine ühe ekvivalentmassi teisendamiseks on vaja sama kogust elektrit, mida nimetatakse Faraday konstandiks F(96494 C/mol). Faraday konstant on laeng, mida kannab üks mool elektrone või üks mool ühekordselt laetud ioone (st 6,02 1023 elektroni või ühe laenguga ioone).

Faraday teise seaduse võib kirjutada ka järgmiselt: Ühe mooli ioonide tühjendamiseks elektroodil on vaja läbi lahuse lasta nii palju Faraday elektrit, kui palju on antud ioonil elementaarlaenguid.

Faraday II seadusele tuginedes võime kirjutada

k = m e/ F.(2.11)

Seostest (2.10) ja (2.11) tuleneb Faraday seaduste kombineeritud võrrand:

m =(m e/ F)Q =(m e/ F)See.(2.12)

Seda kasutatakse laialdaselt erinevate arvutuste tegemiseks elektrokeemias. Eelkõige on Faraday seadused aluseks ahelat läbiva elektrienergia hulga täpseimale mõõtmisele. See seisneb elektrolüüsi käigus vabaneva aine massi määramises elektroodil. Sel eesmärgil kasutatakse instrumente, mida nimetatakse kulonomeetriteks. Laboripraktikas kasutatakse vaskkulomeetrit, milles elektrolüüsitakse vaskelektroodidega hapendatud CuSO 4 lahust. On oluline, et kulonomeetri elektroodil toimuks ainult üks elektrokeemiline reaktsioon ja et saadud produkti oleks võimalik täpselt kvantifitseerida. Näiteks kogu vaskkulomeetrit läbiv elektrienergia kulub vase ülekandmiseks anoodilt katoodile, kus selle mass määratakse gravimeetrilise meetodiga.

IN uurimiseesmärkidel Nad kasutavad hõbe- või gaasikulomeetrit, milles nad mõõdavad KOH vesilahuse elektrolüüsil saadud segu (2H 2 + O 2) mahtu.

Kulonomeetrite kasutamine võimaldab määrata kulutatud kasuliku voolu osakaalu (st voolu saamiseks kulutatud voolu). kasulik toode), mida iseloomustab voolu väljund. Voolu väljund on elektrolüüsi käigus tegelikult saadud aine ja teoreetiliselt arvutatud suhe. Tavaliselt väljendatakse voolutõhusust η protsentides. Seejärel:

η = ( m praktiline / m teoreetiliselt) 100%. (2.13)

Võite läheneda η arvutamisele erinevalt. Kui määrata aine tegelikult vabanenud massist (2.12) alusel kasulikult kulutatud elektrienergia hulk K', siis η väljendatakse kasuliku elektri ja selle suhtena koguarv läbinud vooluringi:

η = ( K’/K)100%. (2.14)

Faraday seadused kehtestasid idee elektri aatomilisest olemusest. Need ideed moodustasid aluse kõige olulisema konstandi – Avogadro konstandi – arvutamisel. Seos Faraday konstandi vahel F, Avo-gadro N ja elektroni laeng e seosest tuleneb:

F/e = N A (2,15)

Elektrolüüsi rakendamine. Metallide puhastamiseks kasutatakse elektrolüüsi lahustuva anoodiga ( elektrorafineerimine). Vase elektrorafineerimisel asetatakse elektrolüsaatorisse anoodina puhastatud vasest valmistatud plaadid (katood - elektrolüütiliselt eelnevalt puhastatud vasest valmistatud plaadid). Anoodil ja katoodil toimuvad vastavalt järgmised protsessid:

Сu (saastunud) – 2 ē = Cu 2+ ,

Cu 2+ + 2 ē = Cu (puhas).

Vase elektrorafineerimisel ei satu saasteained väärismetallidest nagu Ag või Au lahusesse ja kogutakse elektrolüsaatori põhja. Vähem väärismetallide, nagu Pb, Fe, Zn, saasteained, nagu vask ise, lähevad lahusesse, kuid ei sadestu katoodile ega saasta seetõttu sellele ladestunud vaske. Lisaks vasele saab lahustuvate anoodidena kasutada niklit, kaadmiumi, alumiiniumi ja muid metalle.

Elektrolüüsi lahustuva anoodiga kasutatakse galvaniseerimisel mõnede metallide katmiseks teiste õhukeste kihtidega ( galvaniseerimine). Sel juhul on metalliga kaetud tooted elektrolüüsi ajal katoodiks ja anoodina kasutatakse kattemetalli. Tehnoloogiliselt on see väga mugav, kuna ioonide (soolade) kontsentratsioon elektrolüüsilahuses ei muutu. Dekoratiivsed, korrosioonikindlad pinnakatted, mis kõvendavad pinda (kroomimine), kantakse elektrokeemiliselt. Pinnakate abil taastatakse osade mõõdud (remont). Selleks, et kate püsiks kindlalt, puhastatakse metallpind enne katte pealekandmist põhjalikult (lihvitakse, poleeritakse) ja rasvatustatakse (töödeldakse kuuma soodalahusega, hõõrutakse leelisega segatud kriidiga jne). Oksiidide eemaldamiseks söövitatakse metallpinda 15...20% väävelhappe lahusega 10...15 minutit. Oksiidkile täielikuks eemaldamiseks osa puhastatakse marineerimine, ühendades anoodiga lühikest aega enne galvaniseerimist. Katte parimat nakkumist metallpinnaga täheldatakse peenkristalliliste kattekihtide puhul. Soovitud katte struktuur saavutatakse elektrolüüdi koostise ja elektrolüüsi režiimi muutmisega: ---------