10.4.3.6 лаб

«Екі валентті ионның зарядын анықтау»

Электролиз заңы

Егер бір ионның заряды Ze тең болса, мұндағы е – элементар заряд, ал Z – ионның валенттілігі болып табылады.

Электродқа берілетін заряд шамасы

q = n∙Z∙e,                                                                    (1)

мұндағы n – ион саны.

Электродтың массасы

М = n∙m,                                                                    (2)

Мұндағы m – бір ионның массасы.

(1)    және (2) формуладан

М=  ∙q.                                                             (3)

Кез келген бір мольді затта бірдей молекула саны бар екенін ескере отырып, (N = N_A,

N_А = 6,023· 10 моль (Авагадро тұрақтысы)) ион массасын келесі формула арқылы анықтаймыз

            m=,                                                               (4)

где μ – заттың молярлы массасы.

(4) теңдеуді (3) теңдеуге қойсақ,

М =                                                        (5)

Мұндағы  шамасын

,                                                                 (6)

К – электрохимиялық эквивалент деп атайды. Әр заттың өзінің элекрохимиялық эквиваленті болады. Электродтан бөлініп шыққан масса электролид арқылы өткен зарядқа тәуелді болады. Ал электролит арқылы өткен заряд шамасын: q = I·t анықтауға болады.

Сондықтан электрохимиялық эквивалентті мына формуламен анықтауға болады:

К = .                                                                (7)

(6) теңдеуден

А=  .                                                           (8)

Ал  шамасы заттың химиялық эквиволент деп аталады.

(8) теңдеуден Фарадейдің екінші заңын шығарып алуға болады.

К = .                                                                            (9)

F тұрақты шамасын Фарадей саны деп атайды.

(7) теңдеу мына түрге ауысады

М = q .                                                           (10)

(8) және (9) теңдеулерден

F = = N_Ae.                                        (11)

Ал электрон заряды төмендегі формуламен анықталады.

е = .                                     (12)

Жұмыс барысы

1.      Катод ретінде алынған мыс электродты 5 минут элекр плиткасында кептіріңіз. Одан кейін лабораториялық таразыда оның массасын анықтаңыз. Алған М₁ массасын берілген кестеге енгізіңіз.

2.      Шыныдан жасалған электролитті ваннаға анод және катод ретінде қолданатын мыс және көміртегі пластиналарын салыңыз. Тұрақты ток көзінің оң қысқышын анодқа, ал теріс қысқышын катодқа суретте көрсетілгендей етіп қосыңыз.

3.      Ток көзін қосыңыз, сол мезеттен бастап секундомерді іске қосыңыз. Электролит арқылы токты 15-20 минут жіберу қажет.

4.      Ток көзін және секундомерді өшіріңіз. Катодты электр пешінде 5 минут құрғатып массасын таразы арқылы анықтаңыз. М₁ мен М₂ айырымы электролид арқылы бірлік заряд өткен кезде бөлініп шығатын заттың массасын М береді. Алынған мәліметтерді кестеге толтырыңыз.

5.      Жоғарыда көрсетілген формулаларды қолдана отырып, электрохимиялық эквиволенті, Фарадей санын және электронның зарядын анықтаңыз. Есептеу барыснда мыс үшін 63,5×10^-3 кг/моль және валенттілігі 2 екендігін ескеріңіз.