Вопросы для самоконтроля
Назовите причины понижения давления пара растворителя над раствором с нелетучим компонентом.
На чём основано действие антифризов?
Проанализируйте диаграммы состояния 2-х компонентной системы для идеальной смеси (Р – состав), (Т кипения – состав).
Назовите условия проведения ректификации.
Системы с отклонениями от закона Рауля. Проанализируйте диаграммы состояния 2-х компонентных реальных смесей (Р – состав; Т кипения – состав). Азеотропная смесь.
Особенности перегонки.
Почему при повышении температуры растворимость газов уменьшается?
Тема 1.8. Электрохимия.
Этот раздел физической химии изучает закономерности и взаимные превращения между электрической и химической энергии.
Вещества, которые проводят электрический ток называются проводниками.
Проводники I рода – металлы и их сплавы.
Проводники II рода – растворы и расплавы электролитов.
При погружении металла (электрод) в полярный растворитель на границе раздела фаз возникает скачок потенциала (фи), за счёт образования двойного электрического слоя, он в свою очередь образуется за счёт взаимодействия электрода с раствором, при этом происходит переход катионов металла с электрода в раствор или наоборот, то есть
скачок потенциала, который возникает на границе электрод-раствор при условии равновесия между электродом и раствором называется равновесным электродным потенциалом.
Он рассчитывается по формуле Нернста:
– формула для
концентрированных растворов.
i - нормальный электродный потенциал;
F – число Фарадея (1F = 96500 Кл/моль);
Zi – степень окисления – восстановления ионов;
ai – активность ионов i в растворе.
i - потенциал данного металла, погружённого в раствор при t = 25С с активностью ai = 1.
– формула для
разбавленных растворов.
Если металлы расположить в порядке возрастания их нормальных электродных потенциалов, то получим электрохимический ряд напряжения металлов или ряд химической активности:
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, H2, Cu, Ag, Au.
каждого металла дано в справочной литературе.
(Н2) = 0.
У металлов до Н2 < 0, после Н2 > 0.
Устройство, в котором химическая энергия (то есть энергия химических реакций) превращается в электрическую называется гальваническим элементом.
В них непрерывно протекают окислительно-восстановительные процессы. На электродах поддерживается разность потенциалов, которая определяет ЭДС – электродвижущую силу элемента:
ЭДС = 2 – 1
2 – потенциал положительного электрода (анода)
1 – потенциал отрицательного электрода (катода).
ЭДС является мерой способности гальванического элемента совершать электрическую работу.
Электролизом называют совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих у катода и анода при прохождении постоянного электрического тока через растворы или расплавы электролитов.
Протекание первичных анодных и катодных процессов подчиняются законам Фарадея.
закон Фарадея.
Масса вещества (m), выделяемая на электроде прямо пропорциональна количеству электричества (Q), прошедшего через электролит.
m = КּQ Q = KּIּ
[Q] = 1Кл (Кулон)
I – сила тока, А (Ампер)
- время, с
К – электрохимический эквивалент.
Еw= 1,0183В.
Закон Фарадея
Количество различных веществ, прореагировавших при электролизе на электродах под действием одинакового количества электричества, пропорциональны их химическим эквивалентам.
m1/m2 = Э1/Э2
Для выделения 1 эквивалента вещества требуется пропустить через электролит одно и то же количество электричества – число Фарадея.
F = 96500 Кл/моль
Объединённое выражение 1,2 закона Фарадея: m = ЭI/F
Результаты расчётов и опыта отличаются, поэтому вводят поправочный коэффициент – выход по току .
= mпр100% /mтеор; = Qтеор 100% / Qпр.
Mпр, mтеор – масса фактически выделенного вещества и масса, рассчитанная по закону Фарадея.
Qпр – количество электричества, практически затраченного на выделение данного количества вещества.
Qтеор – количество электричества, необходимое по закону Фарадея.
То есть закон Фарадея можно представить в виде формулы: mпр = ЭI/F