ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Побочные процессы при электролизе. Кулонометры из "Основы электрохимии" Всякая электрохимическая реакция связана с прохождением тока через границу раздела электрод — раствор. В растворе, являющемся проводником 2-го рода (см. гл. 1), ток переносится заряженными частицами раствора — ионами, а в электродах и токоподводах к ним, являющихся проводником 1-го рода, ток переносится электронами, поэтому на границе раздела электрод — раствор происходит переход электронов от электрода к ионам раствора (на катоде) или наоборот — от ионов к электроду (на аноде). [c.37] Процессы, при которых происходит переход электронов от электрода к частицам раствора, называются процессами восстановления. Эти процессы протекают ка электроде, называемом катодом. Процессы, при которых электроны переходят от частиц раствора к электроду, называются процессами окисления. Эти процессы протекают на электроде, называемом анодом. [c.37] Законы электролиза (законы Фарадея). [c.38] Зависимость между количеством прошедшего через раствор электричества и количеством прореагировавшего на электроде вещества устанавливается законом Фарадея. [c.38] Коэффициент пропорциональности Кэ называется электрохимическим эквивалентом. Он представляет собой количество вещества, выраженное в граммах, которое выделяется на электроде при прохождении 1 А-ч электричества. [c.38] В табл. 3 приведены электрохимические эквиваленты ряда наиболее часто встречающихся реакций. [c.38] Второй закон Фарадея. При прохождении через различные электролиты одного и того же количества электричества количества различных веществ, прореагировавших (выделившихся) на электродах, пропорциональны химическим эквивалентам этих веществ. [c.38] Химическим эквивалентом какого-либо элемента называют отношение атомной массы этого элемента к его валентности, т. е. к числу электронов, участвующих в хихмических реакциях атома этого элемента с другими атомами. [c.40] Таким образом, второй закон Фарадея устанавливает зависимость количества прореагировавшего на электродах вещества при прохождении определенного количества электричества от природы данного вещества. [c.40] Поясним этот закон примером. [c.40] Из раствора СиСЬ при электролизе на аноде выделяется хлор, на катоде — медь, т. е. [c.40] Побочные процессы при электролизе. [c.41] При практическом осуществлении электролиза часто наблюдаются кажущиеся отклонения от законов Фарадея. Приведем несколько примеров. [c.41] При электролизе раствора Си304 на катоде выделяется медь. Если через раствор пропущен 1 А-ч электричества, то согласно законам Фарадея на катоде должен выделиться электрохимический эквивалент меди — 2,3729 г. Однако в ряде случаев, в частности при использовании высоких плотностей тока, параллельно с основной реакцией 4-2е - Си идет побочная реакция Н+ + е- 1/2 Нг, на которую расходуется часть пропущенного тока, в результате чего количество меди, выделившейся на катоде, в расчете на весь пропущенный ток, будет меньше, чем 2,3729 г, но будет точно соответствовать количеству электричества, пошедшему на восстановление меди (конечно, если разряд водорода является единственной побочной реакцией). Так, в случае, если выделилось 0,0188 г водорода, т. е. количество, равное половине электрохимического эквивалента водорода (см. табл. 3), то на его разряд пошло 0,5 А-ч, следовательно, на разряд меди пошло при общем пропущенном количестве электричества 1,0 А-ч также 0,5 А-ч, поэтому меди выделится 2,3729-0,5=1,1864 г в точном соответствии с законами Фарадея. [c.41] Кроме указанного случая — протекания наряду с основным побочного электродного процесса, кажущиеся отклонения от законов Фарадея могут иметь место также вследствие растворения части выделившихся на электродах продуктов, окисления продуктов на электродах и т. д. [c.41] На практике важно осуществлять процессы таким образом, чтобы образование целевого продукта было максимальным, т. е. чтобы кажущиеся отклонения от законов Фарадея были возможно меньше. [c.41] Наиболее точным из весовых кулонометров является серебряный, показанный на рис. 7. Серебряный кулонометр состоит из платинового тигля, служащего одновременно емкостью для электролита и катодом. Тигель помещают на металлическую подставку, служащую токоподводом к нему. Серебряный анод помещают в пористый фарфоровый тигель, служащий пористой диафрагмой, предохраняющей катод от попадания на него мелких частичек серебра, которые могут осыпаться с анода. Электролитом в серебряном кулонометре служит 10—20%-ный раствор азотнокислого серебра. Плотность тока на катоде не должна превышать 0,02 А/см , а на аноде 0,2 А/см . [c.43] Для получения хорошего выхода меди плотность тока на катоде должна быть в пределах от 0,002 до 0,02 А/см . После окончания электролиза катод быстро промывают водой, а затем этиловым спиртом, после чего сушат и взвешивают. Точность медного кулонометра 0,1—0,05%. [c.44] На рис. 9 изображен титрационный кулонометр Кистяковского, представляющий собой длинную стеклянную трубку, снабженную снизу краном. Трубку в нижней части заполняют 10—20%-ным раствором КМОз, поверх которого осторожно заливают 0,3—0,5 н. раствор азотной кислоты. Серебряный анод помещают в нижней части сосуда в растворе КМОз, а платиновый катод — в верхней части сосуда в растворе НЫОз. [c.44] Вернуться к основной статье