химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

фиды цинка и свинца).

Вещества, прохождение через которые электрического тока вызывает передвижение вещества в виде ионов (ионная проводимость) и химические превращения в местах входа и выхода тока (электрохимические реакции), называются проводниками второго рода. Типичными проводниками второго рода являются растворы солей, кислот и оснований в воде и некоторых других растворителях, расплавленные соли и некоторые твердые соли. Как правило, в проводниках второго рода электричество переносится положительными (катионы) и отрицательными (анионы) ионами, однако некоторые твердые соли характеризуются униполярной проводимостью, т. е. переносчиками тока в них являются ионы только одного знака — катионы (например, в AgCl) или анионы (ВаС12, Zr02 + CaO, растворы щелочных металлов в жидком аммиаке) .

Деление проводников в зависимости от типа проводимости (электронная или ионная) является условным. Известны твердые вещества со смешанной проводимостью, например р-модификация Ag2S, ZnO, Cu20 и др. В некоторых солях при нагревании наблюдается переход от ионной проводимости к смешанной (CuCl). Подобный же переход к смешанной проводимости наблюдается в растворах щелочных и щелочноземельных металлов в жидком аммиаке при увеличении концентрации.

Проводники второго рода называются электролитами. Это могут быть, как указано выше, чистые вещества или растворы. Часто электролитами называют вещества, растворы которых проводят электрический ток. Эти растворы называются растворами электролитов. Мы будем пользоваться термином электролит в первом смысле, т. е. будем называть так вещество (в чистом виде или раствор), прохождение электрического тока через которое связано с движением ионов, причем на электродах протекают электрохимические реакции, ведущие (обычно, но не обязательно) к разложению растворенного вещества (электролиз).

§ 3, Электрохимические реакции

Электрохимические реакции протекают на границе электрод (проводник первого рода) —электролит (проводник второго рода). Они вызваны невозможностью для электронов — носителей тока в электродах свободно двигаться в электролите. Эти реакции состоят в обмене электронами между электродом и ионами (молекулами) в растворе. На катоде электроны переходят от электрода к иону (или молекуле), на аноде — от иона (молекулы) к электроду, при этом ионы (молекулы) теряют или изменяют свой электрический заряд. Это — первичная электрохимическая реакция, продукты которой нередко вступают в дальнейшие реакции, не связанные непосредственно с переносом тока ионами. Примерами катодных реакций могут служить следующие реакции:

Cu2+ + 2e —> Си (L)

Fe3+ + e —? Fe2+ (2)

2Н30+ + 2е —> Н2(г) + 2Н20 (3)

На аноде могут протекать реакции типа

40Н" —> 02 + 2Н20 + 4Fe2+ —> Fe3+ + e (5)

2СГ —»С12(г) + 2е (6)

Zn —>• Zn2+ + 2e (7).

Материал электрода может ' участвовать в электрохимической реакции [реакция (7)], но может быть и инертным (остальные реакции). В последнем случае на поверхности электрода могут выделяться металлы [реакция (1)] или газы [реакции (3, 4, 6)]. Наконец, электрохимическая реакция может протекать и при отсутствии перехода ионов из раствора к электроду и обратно. В этих случаях перенос электричества осуществляют только электроны, но у поверхности электрода в растворе ионы изменяют свою валентность [реакции (2) и (5)]. Совокупность двух электрохимических реакций, из которых одна протекает на катоде, а

§ 4. Законы электролиза (законы Фарадея)

353

другая — на аноде, дает химическую реакцию электролиза или реакцию, протекающую в электрохимическом элементе:

Си2+ + 2СГ—*Си(т) + С12 (1) + (6)

2Н30+ + 20Н" —> ^-02 + Н2 + ЗНгО (3) + 7а(4)

или

Н20 —> -2-02 + Н2

§ 4. Законы электролиза (законы Фарадея)

Первый закон Фарадея. Количества веществ, превращенных при электролизе, пропорциональны количеству электричества, прошедшего через электролит.

Второй закон Фарадея. При прохождении одного и того же количества электричества через различные элетролиты количества различных веществ, испытывающие превращение у электродов (выделение из раствора, изменение валентности), пропорциональны химическим эквивалентам этих веществ.

При прохождении одного кулона электричества через растворы AgNOe, CuS04 и H2S04 выделяются 1,118 мг серебра, 0,3293 мг меди и 0,010446 мг водорода. Эти величины называются электрохимическими эквивалентами; они прямо пропорциональны химическим эквивалентам. Действительно, выразив приведенные выше величины в граммах и сравнив их с величинами грамм-эквивалентов, получим

107,870: 0,0011180 = 96 484 31,77:0,0003293 = 96 481 1,00797 : 0,000010446 = 96 494

Для выделения или превращения с помощью тока I г-экв любого вещества необходимо всегда одно и то же количество электричества, называемое числом Фарадея (или фарадеем). Точно измеренное значение числа Фарадея

F = 96 484,52 ± 0,038 к/г-экв

Таков заряд, несомый одним грамм-эквивалентом ионов любого вида. Умножив это число на z (число элементарных зарядов иона), получим количество электричества, которое несет 1 г-ион. Разделив число Фарадея на число Авогадро, получим заряд одного одновалентного иона, равный заряду электрона:

е^ 6,022035^10» = 1»6021913 ' 10~19 к 88 4,803249 • 10"10 ед. кол. эл. СГС

Законы, открытые Фарадеем в 1833 г., строго выполняются для проводников второго рода. Наблюдаемые отклонения от законов Фарадея являются кажущимися. Они часто связаны с наличием неучтенных параллельных электрохимических реакций. Например, при электролизе раствора NaCl количества образующихся NaOH и С12 меньше вычисленных по закону Фарадея вследствие

частичного образования ионов СЮз, СЮ~ и др. Отклонения ог закона Фарадея в промышленных установках связаны с утечками тока, потерями вещества при разбрызгивании раствора и т. д.

В технических установках отношение количества продукта, полученного при электролизе, к количеству, вычисленному на основе закона Фарадея, меньше единицы и называется выходом по току.

При тщательных лабораторных измерениях для однозначно протекающих электрохимических реакций выход по току равен единице (в пределах ошибок опыта). Закон Фарадея точно соблюдается, поэтому он лежит в основе самого точного метода измерения количества электричества, прошедшего через цепь, по количеству выделенного на электроде вещества. Для таких измерений используют серебряный или медный, а также йодный и газовый. кулометры (кулометрия).

§ 5. Электрические единицы

Сила постоянного тока /, разность потенциалов U и сопротивление R связаны между собой законом Ома:

Основной электрической единицей в Международной системе единиц (СИ) является ампер (а)—сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения,, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывал бы между этими проводниками силу, равную 2*10~7 я (la = 0,1 абс. эл. ед.). Ампер одновременно является практической единицей измерения силы тока.

Единицей электрического потенциала в Международ

страница 98
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
урна металлическая уличная прайс
концерт нервов в москве 2017 17 декабря
стойка напольная металлическая
мса лужники схема зала с местами фото

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(19.11.2017)