Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Законы Фарадея. Метод кулонометрического анализа PowerPoint Presentation
Download Presentation
Законы Фарадея. Метод кулонометрического анализа

Законы Фарадея. Метод кулонометрического анализа

429 Vues Download Presentation
Télécharger la présentation

Законы Фарадея. Метод кулонометрического анализа

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Законы Фарадея. Метод кулонометрического анализа Доклад подготовил студент группы Ф02-05Б Гошкодеров В. А. Научный руководитель профессор Сергиевский В. В. Москва 2014

  2. Майкл Фарадей (1791-1867, Лондон) А. Столетов о Майкле Фарадее: «Никогда со времен Галилея свет не видал стольких поразительных и разнообразных открытий вышедших из одной головы»

  3. Электролизом называется окислительно - восстановительная реакция, осуществляемая в электрохимической системе за счет энергии электрического тока, подводимого извне. Электролитическая ячейка

  4. Некоторые сферы применения электролиза • Очистка или рафинирование металлов • Электрометаллургия • Гальваностегия • Гальванопластика Гальваностегия

  5. Исходная система • CuSO4⟹ Cu2+ + SO42- • H2SO4 ⟹ 2H+ + SO42- • H2O = H++ OH-; KB = 10-14 • Процессы на катоде • Cu2++ 2 e ⟹ Cu0; E1 ≈ E0Cu2+/Cu=0,34 B • 2H+ + 2e ⟹H20; E2 ≈ E0H+/H2 - ηH2/Сu = - 0,48 B • Процессы на аноде • SO42- – xe ⟹ ; E3 > 2,5 B • 2H2O – 4e ⟹ O20+ 4H+; E4 ≈ E0O2/OH- + ηO2/Сu = 2,04 B • Cu0– 2 e ⟹ Cu2+; E5 ≈ E0Cu2+/Cu=0,34 B • Суммарная реакция • Cu2+ + 2 e + Cu0 – 2 e ⟹ Cu0+Cu2+

  6. Гальванопластика

  7. Сущность законов Фарадея. Первый закон Фарадея. Первый закон Фарадея устанавливает прямую пропорциональность между количеством прошедшего через систему электричества и количеством прореагировавшего вещества. ∆m=kэIt = kэq ∆m – масса прореагировавшего вещества, kэ–электрохимический эквивалент, q–количество электричества прошедшее через систему.

  8. Вывод первого закона Фарадея. m = m0i * N0i m0i- масса одного иона, N0i – число ионов, достигших электрода за время ∆t. Масса одного иона равна: m0i = Число ионов, достигших электрода, определяется по формуле: N0i = ∆q – заряд, протекший через электролит за время ∆t, определяемый по формуле: ∆q = I*∆t q0i = z*e(z - валентность иона е – элементарный заряд, q0i - величина заряда одного иона)Получаем: N0i = Тогда масса, выделившегося на электроде вещества, равна: m= Обозначим через kэ коэффициент между m и I и получим: m=kэ*I*∆t kэ = - электрохимический эквивалент

  9. Второй закон Фарадея Второй закон гласит, что при постоянном количестве прошедшего электричества массы прореагировавших веществ относятся между собой как их химические эквиваленты А = :

  10. Экспериментальное подтверждение законов Фарадея

  11. Законы Фарадея можно записать в следующей форме: Общая формулировка законов Фарадея Количество электричества, равное одному фарадею всегда изменяет электрохимически 1/z молей вещества независимо от его природы.

  12. Выход вещества по току Чтобы учесть влияние параллельных и вторичных реакций, было введено понятие выхода по току Вт. Выход по току дает ту часть количества протекшего электричества, которая приходится на долю данной электродной реакции 100% 100% 100%

  13. Случаи отклонений от законов Фарадея 1. В нестационарных условиях электролиза часть электричества затрачивается на заряжение двойного электрического слоя; 2. Если электролит обладает электронной проводимостью то часть тока через электролит переносят электроны, а не ионы, и соответствующее кол-во электричества не участвует в процессе электролиза; 3. Наряду с основным процессом электролиза, часть тока может затрачиваться на протекание параллельных электрохимических реакций.

  14. Для всех кулонометрических методов обязательны следующие условия • электропревращение анализируемого вещества должно протекать практически со 100 %-ной эффективностью тока генерации (выход по току) • наличие надежного способа определения момента завершения процесса электрохимической или химической реакций • точное определение количества электричества, прошедшего через ячейку до момента завершения контролируемой реакции

  15. Схема установки для прямой кулономeтрии 1 электролизер; 2 источник постоянного тока с регулируемым напряжением: 3 прибор для определения количества электричества 4 рабочий электрод; 5 вспомогательный электрод; 6 электрод сравнения, относительно которого контролируют потенциал рабочего электрода: 7 устройство, измеряющее разность потенциалов.

  16. Схема установки для кулонометрического титрования 1. электролизер2. рабочий электрод (электрод генерации)3. вспомогательный электрод 4. пористое стекло 5. прецизионное сопротивление 6. устройство, измеряющее разность потенциалов 7. источник постоянного тока 8. хронометр 9. магнитная мешалка.

  17. Некоторые другие прикладные аспекты кулонометрии