Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Электролиз кезінде бөлініп шығатын заттың мөлшері. Фарадейдің бірінші заңы
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Фарадейдің екінші заңы. Ионның зарядын анықтау.
| Электролиз кезінде бөлініп шығатын заттың мөлшері. Фарадейдің бірінші заңы. Ертінді арқылы өткен заряд пен атодтың массасын электролизге дейін және одан кейін өлшей отырып, Фарадей мынаны тағайындады: электролиз кезінде бөлініп шығатын заттың массасы ертінді арқылы өткен электр мөлшеріне тура пропорционал болды:
m=kq. (3.57) Бұл – Фарадейдің бірінші заңының математикалық өрнегі болып табылады. Фарадейдің тәжірибелері электролиз кезінде бөлініп шығатын заттың массасы тек q зарядтың шамасына ғана емес, сонымен қатар заттың тегіне де тәуелді болатындығын көрсетеді. Электролиз кезінде бөлініп шыққан массаның заттың тегіне тәуелділігін білдіретін пропорционалдық коэффициенті k заттың электрохимиялық эквиваленті деп аталады. Электрохимиялық эквивалент электродтарда электролит арқылы бірлік заряд өткен кезде бөлініп шығатын заттың массасымен өлшенеді: k=m/q. (3.57,а) ХБ жүйесінде k электрохимиялық эквиваленттің өлшем бірлігі 1 кг/Кл болып табылады. q=Іt болатындықтан, Фарадейдің бірінші заңын m=kІt (3.58) деп жазуға болады. Тәжірибеде электрохимиялық эквивалентті үлкен дәлдікпен анықтауға болады. Кезінде осы (3.57) заң күмістің электрохимиялық эквиваленті арқылы кулонды анықтауға мүмкіндік берді, ол 1,118 10-6 кг/Кл=1,118 мг/Кл болып шықты. Фарадейдің екінші заңы. Ионның зарядын анықтау. Иондардың бір молінің m массасының граммдармен алынған кезде бір ионның салыстырмалы молекулалық массасына тең болатындығын еске алайық: М=mсал[г/моль]=mсал10-3 [кг/моль]. Иондардың мольдік массасының олардың валенттігіне бөліндісі (М/n) осы иондардардың химиялық эквиваленті деп аталады. Мысалға мыстың салыстырмалық атомдық массасы 63,54, ал мыстың иондарының валенттігі 2 болады. Сонда мыстың мольдік массасы 63,54 г/моль, ал оның химиялық эквиваленті (63,54/2) г/моль=31,77 г/моль=31,7710-3 кг/моль болады. Өзінің тәжірибелерінің нәтижелерінде Фарадей электродта кез келген түрдегі иондардың бір химиялық эквиваленті бөлініп шығу үшін электролит арқылы электрдің бірдей F мөлшерін жіберу керек екендігін тапты. Электрдің бұл мөлшерін Фарадейдің тұрақтысы деп атайды: F=9,65104 Кл/моль. Демек, бір химиялық эквивалентті құрайтын барлық иондардың жалпы заряды F мәніне тең болады. Егер электролиз кезінде электродта m[кг] зат массасы бөлініп шықса және де химиялық эквивалент м/m [кг/моль] болса, онда m(M/n) қатынасы бөлініп шыққан химиялық эквиваленттердің санын береді. Одан әрі, осы кезде егер электролит арқылы q[Кл] электр мөлшері өткен болса, және де бір химиялық эквиваленттің бөлініп шығуына F[Кл] электр мөлшері қажет болса, онда q шамасының F мәніне қатынасы да электролиз кезінде бөлініп шыққан химиялық эквиваленттің санына тең болады: демек m:(M/n)=q:F, осыдан: M=(M/nF)q. (3.59) (3.59) бен (3.57)-лерді салыстыра отырып, мынаған келеміз: (3.60) (3.60) формула Фарадейдің екінші заңының математикалық өрнегі болып табылады: түрліше заттардың электрохимиялық эквиваленттері олардың химиялық эквиваленттеріне тура пропорционал болады. (3.59) формуланың Фарадейдің электролиз үшін біріккен заңын өрнектейтіндігін айта кетелік. Енді Фарадейдің заңының көмегімен бір валенттік ионның, яғни электронның е зарядын қалай анықтауға болатындығына тоқталайық. Егер иондардың валенттігі (n=1) болса, онда M/n химиялық эквивалент иондардың мольдік М массасына, ал әрбір ионның заряды сан жағынан е мәніне тең болады. Бір мольдегі иондардың санының Авогадро тұрақтысына тең болатындығын ескерейік. Сондықтан егер мольдің барлық иондарының жалпы заряды F болса, онда: e=F/NA. (3.61) (3.61)-ге F және NA шамаларының сан мәндерін қойып, бір валенттік ионның немесе электронның зарядын табамыз: е=(9,65.104 Кл/моль)/(6,02.1023 иондар/моль)=1,60.10-19 Кл/ион. Электронның зарядының бұл мәні Милликеннің тәжірибелерінің нәтижелерімен жақсы үйлесімді, ал бұл заттың электрондық құрылысының теориясын және электролиттік диссоциацияның теориясын дәлелдейді. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|