7. Электроанализ.

В основе электроанализа лежат законы Фарадея, которые выражаются формулой:

где

m – масса выделившегося вещества, г;

I – сила тока, А;

- время электролиза, с;

М – молярная масса вещества, г/моль;

n – число ē, участвующих в электродной реакции;

F – число Фарадея, 96500 К.

Важной характеристикой является выход по току:

Чтобы начался процесс электролиза, электродам сообщают необходимое напряжение:

Е_Д = Е_Р + IR + П, где

Е_Р – напряжение разложения, равное разности равновесных потенциалов, рассчитанных по уравнению Нернста Е_Р=Е_А– Е_К (для упрощения используют стандартные электродные потенциалы);

IR – Е – доля напряжения, необходимая для преодоления ионами сопротивления раствора между электродами;

П – перенапряжение, которое обязано различным видам поляризации.

При практическом проведении электроанализа используют инертные электроды (Pt, Pd, C), т.е. материал электродов в процессе электролиза остается без изменения. Стараются проводить электроанализ из растворов, не содержащих галогенид ионов, чтобы анодным процессом было только выделение кислорода из воды.

2Н₂О - 4ē  О₂ + 4Н⁺ Е⁰ = +1,23 В

Пример: Определить напряжение, необходимое для начала восстановления ионов меди (II) из водного раствора сульфата меди, если ток 25 mА, сопротивление раствора 20 Ом, доля перенапряжения +0,2 В, Е⁰ Cu²⁺/Cu⁰ = +0,34 В.

Решение:

Используя формулу: Е_Д = Е_Р + IR + П, найдем сначала Е_Р = Е_А – Е_К.

Для этого запишем реакции, протекающие на электродах:

катод: Сu²⁺ + 2  Сu⁰ E⁰ = +0,34 В

анод: 2Н₂О -4  О₂ + 4Н⁺ Е = +1,23 В

Пренебрегая расчетами реальных электродных потенциалов по уравнению Нернста (не учитывая концентрации окисленной и восстановленной форм веществ), имеем: Е_Р = +1,23 – 0,34 = +0,89В.

Рассчитаем Е_Р = IR, т.е. напряжение, необходимое для преодоления ионами сопротивления раствора:

I = 25mA = 0,025A ; тогда Е = 0,02520 = 0,5 В.

Определим действительное напряжение при котором начнется восстановление ионов меди (II) при заданной силе тока:

Е_Д = +0,89 + 0,5 + 0,2 = +1,59 В.

Пример: Определить выход по току меди, выделившейся при электролизе, если разность масс катода до и после электролиза составила 0,018г. Электролиз проводили при силе тока 25mA в течении 40 минут.

Решение: Согласно законам Фарадея, теоретически масса осадка:

где

Cu²⁺ + 2  Cu⁰; n = 2

M(Cu) = 63,5 г/моль,

= 40мин = 2400c

I = 25mA = 0,025 A

F = 96500 K, тогда

Определим выход по току:

Есептерді шығару

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

62