Главная | Обратная связь

Количественные соотношения при электролизе

Количественные расчеты процессов электролиза осуществляются на основании законов М. Фарадея.

Первый закон Фарадея.

Масса вещества, выделяющегося на электроде при электролизе, пропорциональна количеству прошедшего через раствор электричества.

m = k · Q,

где m – масса восстановленного или окисленного вещества (г); k – коэффициент пропорциональности (электрохимический эквивалент) (г/Кл); Q – количество электричества, прошедшего через электролит (Кл).

Напомним, что кулон (Кл) – количество электричества, проходящее по проводнику при силе тока 1 ампер (А) за время 1 с.

Количество электричества Q рассчитывается как произведение силы тока I в амперах на время t в секундах.

Q = I · t.

Электрохимический эквивалент (k) представляет собой массу вещества, которая восстанавливается на катоде или окисляется на аноде при прохождении через раствор 1 Кл электричества. Величину электрохимического эквивалента можно рассчитать по формуле:

k ,

где M_экв. – молярная масса эквивалента этого вещества (г/моль); F – постоянная Фарадея.

Постоянная Фарадея представляет собой количество электричества, необходимое для выделения из раствора 1 моль эквивалентов вещества (F = 96500 Кл/моль). Это количество электричества равно заряду 1 моль (6,02 ∙ 10 ²³) электронов.

Молярная масса эквивалента для элемента, в свою очередь, может быть найдена как частное от деления молярной массы элемента на его валентность:

M_экв = .

Например, молярные массы эквивалентов для серебра, меди и алюминия будут, соответственно, равны:

M_экв (Ag) = = = = 108 г/моль,

M_экв (Ag) = = = = 108 г/моль,

M_экв (Cu) = = = = 32 г/моль,

M_экв (Al) = = = = 9 г/моль.

При пропускании через раствор 96500 Кл электричества на катоде выделится, соответственно, 108 г серебра, 32 г меди или 9 г алюминия.

Таким образом, при количественных расчетах процесса электролиза можно пользоваться следующими формулами:

m = k · Q = k ∙ I · τ,

m = ×I· τ.