Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Второй закон Фарадея определяет величину электрохимического эквивалента. Прежде чем сформулировать этот закон, введем некоторые понятая. Химическим эквивалентом элемента называется безразмерная величина, численно равная отношению атомного веса элемента Л к его валентности п, т. е. Химический эквивалент равен — , Килограмм-эквивалентом простого вещества называют (в системе СИ) количество этого вещества в килограммах, численно равное его химическому эквиваленту.
Второй закон Фарадея выражают формулой
*-С А. т
т. е. электрохимические эквиваленты веществ пропорциональны их химическим эквивалентам.
Коэффициент пропорциональности С, связывающий электрохимический эквивалент с химическим, имеет одинаковое значение для всех веществ. Опыты, проведенные с различными веществами, дают для С следующую величину:
с= 1,036.10-552«.
Подставляя значение k в формулу (1) и учитывая, что
Q=It,
получим:
Эта формула выражает так иазываемьй объединенный закон Фарадея.
Величина, обратная постоянной С, называется числом Фарадея F'
Число Фарадея показывает, какой заряд должен пройти через электролит, чтобы на электроде выделился 1 килограмм-эквивалент вещества:
F = 1.036 - 10—* кг-экв = 9,65 ' 107 кг-эы '
Технические применения электролиза.
а) Рафинирование "мед и. В современной электротехнике чистая медь находит очень широкое применение. Она является лучшим
материалом для изготовления проводов. Присутствие даже незначительных примесей значительно ухудшает свойства меди как проводника тока. Очистка меди от всех примесей называется рафинированием.
Для получения чистой медн баки наполняют раствором медного купороса, В них опускают несколько параллельно соединенных медных катодов, сделанных из тонких пластин химически чистой меди,
8 между ними — несколько анодов (толстых пластин из неочищенной меди, тоже соединенных параллельно). При прохождении тока иа катоде' отлагается чистая медь, выделяемая из раствора медного купороса, анод же растворяется н становится все тоньше Посторонние примеси, находящиеся в анодной пластинке, падают на дно в виде осадка.
Когда катод нарастает до необходимых размеров, его вынимают из раствора и заменяют новым. Чтобы медный слой на катоде был достаточно прочный, плотность тока в электролите должна ,быть порядка 0,3 а на 1 дм2 поверхности электрода.
б) Гальваиостегия —это покрытие одного металла слоем другого. Электролитическое осаждение металлов широко применяется как с декоративной целью, так и для защиты от коррозии. Электролитическое золочение, серебрение, никелирование и омеднение получило широкое распространение.
в) Гальванопластика. В 1837 г. Б. С Якоби предложил использовать электролиз для получения металлических отпечатков рельефных предметов (медалей, монет и т. п.). Для этого сначала с предмета снимают шлепок из воска, стеарина н т. п., покрывают поверхность слепка порошкообразным графитом для придания электропроводности и затем используют его в качестве катода в электролитической ваиие, содержащей растворенную соль подходящего металла. При электролизе металл электролита выделяется на поверхности слепка и образует металлическую копию предмета. 'Этом способом'изготовляют, например, типографские клише, бесшовные трубы, а также другие металлические детали сложной формы. Электролитическое осаждение металла на поверхности предмета дли воспроизведения его формы и называется гальванопластикой.
г) Электролитическая полировка. Растворение металла, Служащего анодом-при электролизе, происходит быстрее всего в местах наибольшей плотйости тока, которая имеется в областях Наибольшей напряженности электрического поля. Наибольшая напряженность поли будет у выступающих, а наименьшая — у вогнутых участков поверхности проводника. Поэтому металл быстро удаляется с поверхности в наиболее выступающих участках, что приводит к ее сглаживанию.
Задача 1. Какое количество никеля выделяет ток / = 10 о в течение t X= 0,5 ч при прохождении через раствор никелевой соли? Электрохимический эквивалент никеля к = 0,30 • 10-® кг/к.
Peшейке.~На основании первого закона Фарадая для электролиза имеем т — kit Z= 5,4 -_Ш~3 кг. ’
Ответ, m =з 5,4 • 10~® кг.
Задача 2. При серебрении ложек ток /=1,5 а в течение t = 6 ч пропускают через раствор соли серебра. Катодом служат девять ложек, из которых каждая имеет поверхность S, = 50 CMi. Найти толщину слоя серебра. (Атомный вес серебра 107,88. їілотность серебра d = 10,5 • IO3 KtjM*)
Решение. Толщину слоя серебра определим по формуле
где Vr — объем выделившегося серебра; г — число ложек. Объем определим по формуле
где т — масса выделившегося серебра.
По закону Фарадея найдем массу серебра:
т = C It.
Тогда
dn
Окончательно для искомой толщины елея находим:
Н = ‘-7.7.10-»*.
Ответ, ft= 7,7 - 10“*я.
Задача 3. В двух отдельных сосудах электролитически наносятся медь и серебро при одинаковой силе тока. Какова масса т4 медного покрытая, если масса серябряного т = 40,24 г? Атомный вес серебра -4 =s 107,88, его валентность я= 1: атомный вес меди A1 = 63,57, ее валентность Iil — 2.
