Lëvizja e joneve në elektrolite në disa raste mund të tregohet shumë qartë.
E ngopim një copë letër filtri me një tretësirë elektroliti (sulfat natriumi) dhe fenolftaleinë dhe e vendosim në një pjatë qelqi (Fig. 107). Vendosni një fije të zakonshme të bardhë nëpër letër, të lagur me një zgjidhje të sodës kaustike (NaOH). Letra nën fill do të kthehet në ngjyrë të kuqe për shkak të ndërveprimit të joneve hidroksil (OH) nga NaOH me fenolftaleinën. Pastaj ne shtypim elektrodat e telit të lidhur me qelizën galvanike në skajet e fletës dhe ndezim rrymën. Jonet hidroksil nga soda kaustike do të fillojnë të lëvizin drejt anodës, duke e kthyer letrën në ngjyrë të kuqe. Nga shpejtësia e lëvizjes së skajit të kuq mund të gjykohet shpejtësia mesatare e lëvizjes së joneve nën ndikim fushe elektrike brenda elektrolitit. Përvoja tregon se kjo shpejtësi është proporcionale me forcën e fushës brenda elektrolitit. Për një fushë të caktuar, kjo shpejtësi për jone të ndryshme disi ndryshe. Por në përgjithësi është i vogël dhe për fushat e përdorura zakonisht matet në të qindtat dhe madje të mijtët e centimetrit në sekondë.
Oriz. 107. Eksperiment që tregon lëvizjen e joneve. Një copë letër filtri ngjyhet në një tretësirë të elektrolitit dhe fenolftaleinës, - një fije e lagur me një zgjidhje elektrolite
68.1. Për përcaktimin e shenjës së shtyllave të burimit përdoren “gjetësit e shtyllave”, të cilat janë një ampulë e vogël xhami me dy tela të futur në të (Fig. 108). Ampulë
mbushur me tretësirë kripë tryezë me fenolftaleinë të shtuar, e cila merr ngjyrë të kuqe nën ndikimin e alkalit. Në cilin pol do të shfaqet ngjyra e kuqe?
Oriz. 108. Për ushtrimin 68.1
Tretësirat e elektrolitit. Teoria e disociimit elektrik.
Elektrolitet– substanca që në një tretësirë ose të shkrirë përbëhen tërësisht ose pjesërisht nga jone. Këto substanca janë të afta të përçojnë elektricitet.
Teoria Arinus: 1) Kur treten në ujë, molekulat e elektrolitit shpërbëhen në katione dhe anione, gjë që çon në një ndryshim në energjinë e Gibbs. . 2) Procesi i disociimit është i kthyeshëm, d.m.th. Ka ekuilibër në tretësirë. Dhe kur hollohet, është e mundur shpërbërja e plotë. . 3) Shuma e kationeve është e barabartë me shumën e anioneve. 4) Zgjidhjet sillen si gazet ideale(e vërtetë vetëm për zgjidhjet elektrolite të dobëta).
Për karakteristikat sasiore elektroliteve, u prezantua shkalla e disociimit: - numri i molekulave të disociuara; - numri total molekulat në tretësirë; Në bazë të shkallës së disociimit, bëhet dallimi midis të fortë (=1, shpërbërja është e plotë) dhe të dobët (elektrolit).
Një karakteristikë e elektroliteve të dobëta është konstanta e disociimit:
Lidhja midis dhe përshkruan ligjin e Osfaldit të hollimit: . Tretësirat e elektrolitit ndryshojnë ndjeshëm nga zgjidhje ideale fakti që grimcat rriten si rezultat i disociimit.
Koeficienti izotonik– raporti i numrit aktual të grimcave në tretësirë me atë që do të ishte pa shkëputje. Marrëdhënia ndërmjet dhe: K është numri i përgjithshëm i joneve të formuara gjatë shpërbërjes së 1 molekulës elektrolite.
Elektrolite të forta.
ü Në tretësirë ato shpërbëhen plotësisht në jone;
ü Ekziston një ndërveprim elektrostatik midis joneve - çdo jon është i rrethuar nga jone të ngarkuar në mënyrë të kundërt, e ashtuquajtura atmosferë jonike.
Për zgjidhje elektrolite të forta përdorin aktivitete në vend të përqendrimeve.
Faktori i aktivitetit() është një masë e ndryshimit midis vetive të tretësirave të elektrolitit dhe vetive të zgjidhjeve ideale.
Për elektrolite të forta është e nevojshme të merren parasysh forcat e bashkëveprimit elektrostatik ndërmjet joneve, sepse shpejtësia e lëvizjes së joneve zvogëlohet për shkak të dy efekteve: 1) Catoffetic– frenimi i joneve gjatë lëvizjes për shkak të pranisë së një atmosfere jonike. 2) Relaksimi– shkatërrimi i atmosferës së vjetër jonike dhe formimi i një të reje.
Mekanizmi i lëvizjes së joneve. Shpejtësi absolute jonet.
Për të ndezur fushën elektrike, jonet lëvizin në mënyrë të rastësishme, dhe kur zbatohet fusha, mbizotëron një nga drejtimet dhe lëvizja është nga A në K. Me rritjen e shpejtësisë së lëvizjes rritet rezistenca e mediumit, është më i madh, sa më i madh të jetë viskoziteti i mediumit dhe rrezja e jonit përqendrimi, numri i joneve në tretësirë rritet.
Lëvizja e joneve ndodh për shkak të: 1) shpërndarjes së pabarabartë të joneve në të dy anët e membranës; 2) përshkueshmëria selektive e membranës për jonet. Në pushim, membrana është në mënyrë të pabarabartë e përshkueshme nga jonet e ndryshme.
Aftësia e tretësirave të elektrolitit për të përcjellë rrymën elektrike varet nga natyra e elektrolitit dhe tretësit, përqendrimi dhe temperatura. Në një tretësirë elektrolite, jonet e tretur janë në lëvizje termike të rastësishme. Kur aplikohet një fushë elektrike, një lëvizje e urdhëruar e joneve ndodh drejt elektrodave të ngarkuara në mënyrë të kundërt - migrim (transferim). Lëvizja e joneve ndodh nën ndikimin e një force që u jep atyre nxitim, por njëkohësisht me një rritje të shpejtësisë së lëvizjes së tyre, rezistenca e mediumit rritet. Si rezultat, shpejtësia e lëvizjes së joneve bëhet konstante pas një periudhe të shkurtër kohe.
Krahasimi i shpejtësive të drejtimit lloje të ndryshme jonet prodhohen në të njëjtin gradient potencial të fushës të barabartë me 1 V/m. Shpejtësia e lëvizjes së joneve në këto kushte quhet shpejtësia absolute e joneve (lëvizshmëria elektrike ose lëvizshmëri absolute) (u)(ajo matet në)
Lëvizja e një joni të hidratuar mund të krahasohet me lëvizjen e një topi mikroskopik në një mjedis viskoz. Ky fakt ju lejon të vlerësoni shpejtësinë absolute të joneve i Formula e tipit Stokes:
ku është forca që vepron mbi jonin; koeficienti i viskozitetit të mesëm; rrezja efektive e grimcës, e cila varet nga madhësia e jonit dhe hidratimi i tij.
Nga ekuacioni (32.41) rezulton se sa më e madhe të jetë rrezja efektive e jonit, aq më e ulët është shpejtësia e lëvizjes së tij. Për shembull, madhësitë e joneve metale alkali rritje në seri
ndërsa aftësia për të hidratuar zvogëlohet në të njëjtën sekuencë (joni është më i hidratuar se jonet e tjerë). Si rezultat, rrezet efektive zvogëlohen dhe shpejtësitë absolute rriten kur lëvizin nga:
Së bashku me shpejtësinë absolute të joneve, shpesh përdoret koncepti i lëvizshmërisë së joneve. Produkti i shpejtësisë absolute të joneve dhe konstantës së Faradeit F thirrur lëvizshmëria e joneve (përçueshmëria elektrike molare). Konstante Faradayështë e barabartë me C/mol.
Kjo është ngarkesa e një mol elektronesh, d.m.th., sasia e energjisë elektrike gjatë elektrolizës që duhet shpenzuar për të ndryshuar gjendjen e oksidimit të 1 mol të një substance për njësi. Njësia e lëvizshmërisë së joneve 
, ku Cm është (Siemens) njësia matëse e përçueshmërisë elektrike, reciproke e njësisë matëse të rezistencës (Ohm), d.m.th. .
Lëvizshmëria e joneve të shumëfishta të ngarkuara i referohet një njësie ngarkese, d.m.th., ne flasim, për shembull, për lëvizshmërinë e por kationeve dhe por anioneve
Mbaj numra
Çdo lloj joni mbart një sasi të caktuar të energjisë elektrike, në varësi të ngarkesës dhe përqendrimit të joneve, si dhe shpejtësisë së lëvizjes së tyre në fushën elektrike. Raporti i sasisë së energjisë elektrike të transferuar nga jonet e një lloji, me numri total energjia elektrike e transferuar nga të gjithë jonet në tretësirë quhet numër transporti i joneve:
Në përputhje me këtë përkufizim, shuma e numrave të transportit të të gjitha llojeve të joneve në një tretësirë është e barabartë me një.
Për një elektrolit simetrik K.A., duke u ndarë në dy lloje jonesh Dhe , sasia e energjisë elektrike e transferuar nga kationet dhe anionet do të jetë përkatësisht:
Ku ngarkesë elementare; ngarkesa e kationit dhe anionit; përqendrimi molar kationet dhe anionet shpejtësitë absolute të joneve. Raporti i numrit të transferimit të kationeve dhe anioneve është i barabartë me raportin e shpejtësive ose lëvizshmërisë së tyre absolute:
dhe që atëherë
Nga ekuacionet është e qartë se numri i transferimit të një lloji të caktuar joni varet nga shpejtësia dhe lëvizshmëria absolute e të dy llojeve të joneve, pra në tretësirat e elektroliteve të ndryshëm numrat e transferimit të të njëjtit jon janë të ndryshëm.
Shkalla e hidratimit të joneve, shpejtësia e tyre absolute dhe numri i transportit ndikohen nga përqendrimi dhe temperatura e tretësirës. Me rritjen e përqendrimit në afërsisht 0.1 mol/L, për shumicën e elektroliteve numrat e transportit të joneve ndryshojnë pak; në rajonin e përqendrimeve më të larta ky ndryshim është më i dukshëm. Me rritjen e temperaturës, madhësitë e predhave të hidratimit të joneve të hidratuar dobët zvogëlohen më pak se ato të joneve të hidratuar fort (dhe ndonjëherë edhe rriten). Si rezultat, vlerat absolute të lëvizshmërisë së kationeve dhe anioneve bëhen më të afërta, dhe numrat e tyre të transferimit priren në 0.5.
Konstanta dielektrike është një vlerë që tregon se sa herë forca e bashkëveprimit midis dy ngarkesave në mjedisin në studim është më e vogël se sa në vakum.
Ngarkesa e jonit z është raporti i ngarkesës së jonit, i shprehur në kulonë, me ngarkesën e elektronit Cl; ngarkesa e jonit, përkatësisht në kulonë, e barabartë me produktin ez.
Më tej, në të gjitha rastet kur kjo nuk është thënë në mënyrë specifike, për thjeshtësi do të flasim për koeficientin e aktivitetit dhe aktivitetin e elektroliteve, duke kuptuar se po flasim për rreth koeficientit mesatar të aktivitetit dhe aktivitet mesatar. Në vijim, neglizhohet edhe diferenca midis tre metodave të shprehjes së aktivitetit (koeficienti i aktivitetit), i cili është mjaft i pranueshëm për tretësirat e holluara.
Përdoren edhe këto përkufizime: rrezja (trashësia) e atmosferës jonike, rrezja e Debye.
Emërtimi i njësisë së përçueshmërisë elektrike Siemens, si dhe të gjitha njësive të tjera që rrjedhin nga emrat e përveçëm, shkruhet me shkronje e madhe(Cm). Ky emërtim nuk duhet të ngatërrohet me përcaktimin e njësisë së matjes së gjatësisë - centimetër (cm).
Shpejtësia e lëvizjes së drejtimit të një joni, d.m.th., rruga e përshkuar nga një jon në një tretësirë nën ndikimin e një fushe elektrike në drejtim të elektrodës për njësi të kohës, varet nga forca që vepron në jon, d.m.th. Forca e fushës elektrike:
V = dhe E
Ku V- shpejtësia e joneve, m/s; E- forca e fushës, V/m; Dhe - koeficienti i proporcionalitetit, i quajtur lëvizshmëria elektrike e jonit ose thjesht lëvizshmëria e jonit, m 2 / (V s).
ION MOBILITY karakterizon aftësinë e tij për të kapërcyer rezistencën e mediumit gjatë lëvizjes së drejtuar në një fushë elektrike. Le të shqyrtojmë faktorët kryesorë që ndikojnë në lëvizshmërinë e një joni në tretësirat ujore në prani të një fushe elektrike.
Ngarkesa jonike dhe rrezja, pra natyra e saj: se më shumë pagesë dhe sa më e vogël të jetë rrezja e jonit, aq më i hidratuar është joni, aq më e ulët lëvizshmëria e jonit në tretësirë.
Natyra e tretësit e tij konstanta dielektrike dhe viskozitetit. Sa më polar të jetë tretësi, aq madhësive më të mëdha joni i hidratuar dhe lëvizshmëria e tij është më e ulët. Viskoziteti i tretësit përcakton rezistencën e mediumit ndaj jonit lëvizës: sa më i lartë të jetë viskoziteti, aq më i ulët lëvizshmëria e jonit.
Temperatura e tretësirës. Me rritjen e temperaturës, viskoziteti i tretësit dhe trashësia e predhave të tretësirës së joneve zvogëlohen, dhe ndërveprimi ndërjonik gjithashtu zvogëlohet. E gjithë kjo çon në një rritje të lëvizshmërisë së joneve.
Forca jonike e tretësirës. Sa më e madhe të jetë forca jonike e tretësirës, aq më i fortë është ndërveprimi elektrostatik ndërjonik dhe efektet frenuese që krijon.
Përqendrimi i joneve. Sa më i lartë të jetë përqendrimi i joneve në tretësirë, aq më i fortë është ndërveprimi elektrostatik i joneve, gjë që redukton lëvizshmërinë e tyre. Përqendrimi i joneve varet nga forca e elektrolitit dhe sasia e tij në tretësirë. Kur tretjet e elektroliteve të forta hollohen, lëvizshmëria e joneve përkatëse rritet, pasi përqendrimi i tyre zvogëlohet dhe, për rrjedhojë, ndërveprimi ndërjonik në tretësirë zvogëlohet. Në tretësirat e elektroliteve të dobëta (zakonisht a< 0,03) подвижность ионов практически не зависит от разбавления, так как концентрация ионов в этих растворах всегда невелика.
Meqenëse lëvizshmëria e joneve varet nga shumë faktorë, dhe kryesisht nga përqendrimi i tyre në tretësirë, vlerat e lëvizshmërisë maksimale elektrike të joneve në një tretës të caktuar në një temperaturë të caktuar përdoren për të karakterizuar vetitë e joneve.
Kufizimi i lëvizshmërisë së joneve ( dhe°, m 2 /( NË c)) quhet Shpejtësia mesatare të lëvizjes së tij të drejtuar, të fituar prej tij V një tretësirë e holluar pafundësisht në një fushë elektrike uniforme prej 1 V/m.
7. Përçueshmëria elektrike
Një karakteristikë sasiore e aftësisë së tretësirave për të përcjellë rrymë është përçueshmëria elektrike.
Përçueshmëria elektrikeështë një sasi fizike që është reciproke e rezistencës elektrike të një përcjellësi: ω = 1 / R.
Njësia SI e përçueshmërisë elektrike është siemens (Sm), 1 Sm - 1 .
Rezistenca elektrike e një përcjellësi homogjen është drejtpërdrejt proporcionale me gjatësinë e tij l dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me sipërfaqen e tij të prerjes tërthore në:
ku p - rezistenca, që karakterizon natyrën e përcjellësit dhe shprehet në Ohm m.
Specifike Përçueshmëria elektrike karakterizon vetitë e një mediumi përcjellës - një zgjidhje elektrolite.
Përçueshmëria elektrike i një solucioni elektrolitik është i barabartë me sasinë e energjisë elektrike të transferuar nga jonet që përmbahen në të përmes një seksioni kryq të tretësirës me një sipërfaqe prej 1 m 2 në një fushë elektrike uniforme me intensitet 1 V / m për 1 sekondë.
Përçueshmëria elektrike specifike varet nga shumë faktorë, dhe kryesisht nga natyra e elektrolitit, përqendrimi dhe temperatura e tij. Analiza na lejon të nxjerrim përfundimet e mëposhtme:
Përçueshmëria elektrike specifike është maksimale për tretësirat acide të forta dhe pak më pak për zgjidhjet arsye të forta, që shpjegohet me shpërbërjen e plotë të këtyre elektroliteve dhe lëvizshmërinë e lartë të joneve H 3 0+ dhe OH -.
Përçueshmëria elektrike specifike e tretësirave të elektroliteve të dobëta (CH3COOH) ka vlerat më të ulëta në të gjithë gamën e përqendrimit për shkak të përqendrimit të ulët të joneve në tretësirat e tyre (a «1).
Përçueshmëria elektrike specifike rritet me përqendrimin deri në vlera të caktuara maksimale, që korrespondon me një rritje të numrit të joneve për njësi vëllimi të tretësirës. Duke arritur një maksimum, përçueshmëria elektrike fillon të ulet pavarësisht nga një rritje në përqendrimin e elektrolitit. Një natyrë e ngjashme e varësisë në elektrolitet e fortë shoqërohet me një ulje të lëvizshmërisë së joneve për shkak të ndërveprimit ndërjonik që rritet me rritjen e përqendrimit të tretësirës, dhe në elektrolitet e dobët shoqërohet me një ulje të shkallës së disociimit elektrolitik. andaj edhe me zvogëlim të numrit të joneve.
Kur përqendrimi i elektrolitit zvogëlohet në vlera shumë të ulëta (në c -> 0) përçueshmëria elektrike specifike e tretësirave të elektrolitit priret në përçueshmërinë elektrike specifike të ujit të pastër (10" 6 -1()- 5 S/m).
Një rritje e temperaturës rrit përçueshmërinë elektrike, pasi lëvizshmëria e joneve dhe shkalla e disociimit elektrolitik të një elektroliti të dobët rritet.
Përçueshmëri jonike(lëvizshmëria) – fitohet duke shumëzuar shpejtësitë absolute të joneve v + dhe v _ me numrin e Faradeit: për kationin + = v + *F dhe anionin: - = v - *F.
Shembuj të zgjidhjes së problemeve
Shembulli 1.
Llogaritni emf-në e qelizës galvanike përkatëse, konstantën e ekuilibrit të reaksionit redoks dhe përcaktoni drejtimin më të mundshëm të shfaqjes spontane të reaksionit:
Cd 0 (tv) + Ag + (p) Cd 2+ (p) + Ag 0 (tv),
nëse përqendrimet e joneve janë të barabarta:
C A g + = 10 4 mol/l; C C d 2+ = 10 3 mol/l.
Zgjidhja:
Le të llogarisim potencialet e elektrodave të elektrodave përkatëse duke përdorur formulën Nernst:
E 1 = E 0 1 + log C C d 2+ ;
Potenciali standard i elektrodës së kadmiumit është – 0,40 V.
E 1 = 0,40 + log 10 3 = 0,49 V;
Për argjendin potencial standardështë e barabartë me +0,80 V, atëherë:
E 2 = E 0 2 + log C A g +
E 2 = 0,80 + log 10 4 =+ 0,56 V.
Meqenëse E 1 E 2, reagimi do të vazhdojë nga e majta në të djathtë, d.m.th.
Сd 0 (tv) + 2Аg + (p) Сd 2+ (p) + 2Аg 0 (tv)
Le të shkruajmë qarkun e qelizës galvanike:
Сd 0 Сd 2+ Аg + Аg 0 +,
Cd 0 2e Cd 2+ procesi i oksidimit ndodh në anodë;
Ag + + e Ag 0 në katodë ndodh një proces reduktimi.
Emf i një elementi të tillë do të jetë i barabartë me:
EMF = E 2 E 1
EMF = 0,56 (0,49) = 1,05 V.
Për të llogaritur konstantën e ekuilibrit, kujtoni marrëdhënien midis EMF standard dhe energjisë standarde Gibbs: G = nFE.
Nga ana tjetër, G lidhet me konstantën e ekuilibrit K me ekuacionin G = 2,3 RT log K. Për 25°C (298 K), ekuacioni i fundit pas zëvendësimit të vlerave të R (8,31 J/ mol K) dhe F në të (96485 C/eq) shndërrohet në këtë formë (E = E 2 E 1):
log K = ;
2 (0,8 – (– 0,4)) 2 1,2
log K = = = 35.6.
Prandaj K = 10 35.6.
Nga kjo rezulton se reagimi midis joneve të kadmiumit dhe argjendit praktikisht vazhdon drejt produkteve të reaksionit.
Shembulli 2.
Një rrymë prej 2,5 A, duke kaluar nëpër një tretësirë elektroliti për 30 minuta, lëshon 2,77 g metal nga tretësira. Gjeni masën ekuivalente të metalit.
Zgjidhja:
Sipas ligjit të Faradeit:
m = (EI)/F.
Atëherë E = (m F)/ I; E = (2,77 96485)/(2,5 30 60) = 59,4 g/mol.
Shembulli 3.
Cili prej metaleve: kadmium, bakër, platin, molibden, merkur, i çiftëzuar me nikelin në një qelizë galvanike, do të jetë anoda? Vizatoni një diagram të një qelize galvanike.
Zgjidhja:
Le të shkruajmë vlerat e potencialeve standarde të elektrodës për këto metale:
E Cd Cd +2 = 0,40 V; E Mo Mo +2 = 0,20 V;
E Cu Cu +2 = + 0,34 V; E Pt Pt +2 = + 1,20 V;
E Ni Ni +2 = 0,25 V.
Kur një qelizë galvanike funksionon, sistemi elektrokimik me një potencial elektrodë më të lartë zvogëlohet, duke vepruar si agjent oksidues, dhe me një më të ulët, oksidohet, duke vepruar si agjent reduktues.
Elektroda në të cilën ndodh procesi i oksidimit gjatë reaksionit quhet anodë. Prandaj E ANODI E KATODA. Duke krahasuar vlerat e potencialeve të elektrodës së metaleve me vlerën E Ni Ni ++, fitojmë E Cd Cd +2 E Ni Ni +2. Prandaj, anoda çiftëzohet me nikelin në qelizë galvanike do të ketë kadmium.
Qarku i një qelize galvanike shkruhet si më poshtë:
Cd Cd 2+ Ni 2+ Ni.
Shembulli 4.
Në kontakt me cilin prej metaleve: platin, nikel, hekur, krom - korrozioni i zinkut do të ndodhë më shpejt dhe pse?
Zgjidhja:
Korrozioni është një proces spontan, dhe për të G = nFE, pra, se më shumë vlerë EMF, aq më e madhe është gjasat e korrozionit.
E = E Pt Pt +2 E Zn Zn +2 = 1,2 (0,76) = 1,98 V;
E = E Ni Ni +2 E Zn Zn +2 = 0,25 (0,76) = 0,51 B;
E = E Fe Fe +2 E Zn Zn +2 = 0,44 (0,76) = 0,32 B;
E = E Cr Cr +3 E Zn Zn +2 = 0,74 (0,76) = 0,02 B.
Prandaj, në kontakt me platinin, korrozioni i zinkut ndodh më shpejt.
Shembulli 5.
Cila substancë lirohet në katodë dhe anodë gjatë elektrolizës së tretësirës ujore të përzierjes së kripërave: CuSO 4 ; NaNO3; K2SO4. Përqendrimet e të gjitha kripërave në tretësirë janë të njëjta.
Zgjidhja:
Nëse sistemi në të cilin kryhet elektroliza përmban agjentë të ndryshëm oksidues, atëherë më aktivi prej tyre do të reduktohet në katodë, d.m.th. forma e oksiduar e sistemit elektrokimik të cilit i përgjigjet potenciali më i lartë i elektrodës.
Cu 2+ + 2e - = Cu: E Cu Cu +2 = + 0,34 V
2H + + e - = H 2: E N H+ = 0,0 V
K + + e - = K: E K K+ = 2,92 V
Na + + e - = Na: E Na Na + = 2,71 V
Meqenëse E Cu Cu +2 ka vlera më e lartë potenciali i elektrodës, atëherë është bakri që do të lëshohet në katodë. Në mënyrë të ngjashme, nëse ka disa agjentë reduktues në sistem, më aktivi prej tyre do të oksidohet në anodë, d.m.th. forma e reduktuar e atij sistemi elektrokimik, i cili karakterizohet nga vlera më e ulët e potencialit të elektrodës.
Me elektrolizë tretësirat ujore nitratet dhe sulfatet në elektrolizën inerte, oksidimi i joneve hidroksid ndodh me formimin e oksigjenit:
4 OH – = O 2 + 2H 2 O + 4e - E 0 = 0,40 V.
Shembulli 6.
Çfarë ndodh nëse vendosni një copë hekuri në një tretësirë të sulfatit të bakrit CuSO 4?
Zgjidhja:
Le të shkruajmë gjysmëreaksionet e elektrodës:
Cu 0 Cu 2+ + 2e - E Cu Cu +2 = + 0,34 V;
Fe 0 Fe 2+ + 2e - E Fe Fe+2 = - 0,44 V;
sepse E Cu Cu +2 E Fe Fe +2, atëherë gjysmëreaksioni i parë është më i preferuari.
Në të vërtetë, vlera negative e potencialit standard të elektrodës FeFe 2+ do të thotë që hekuri duhet të oksidohet nga kationet e hidrogjenit më fort se bakri:
Fe + 2H + Fe 2+ + H 2.
E Cu Cu +2 = + 0,34 V tregon se hidrogjeni oksidohet më lehtë:
Cu 2+ + H 2 Cu 0 + 2H + .
Duke përmbledhur reaksionet, marrim: Fe + Cu 2+ Fe 2+ + Cu 0. Prandaj, reagim i plotë Oksidimi i hekurit vazhdon spontanisht në drejtimin e treguar, d.m.th. Në sipërfaqen e hekurit depozitohet një shtresë metali bakri.
Shembulli 7
Llogaritni ekuivalentin elektrokimik të kadmiumit.
Zgjidhja:
Ekuivalenti elektrokimik i metalit llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:
E = ,
ku M - masë molare element; n – valencë; F – numri i Faradeit.
112,41 g/mol
E = = 5,83 * 10 – 4 g/C = 0,583 mg/C.
2 * 96485 C/mol
Shembulli 8
Llogaritni numrin e transferimit të anionit C1 - në një tretësirë të holluar pafundësisht të NaCl në 25 °C, nëse dihen lëvizshmëritë e kationit dhe anionit në këtë tretësirë: Na + = 50,1 cm 2 / Ohm * mol; Cl - = 76,35 cm 2 / Ohm * mol.
Zgjidhja:
Në elektrolizë, sasi të barabarta të energjisë elektrike kalojnë nëpër secilën elektrodë, por çdo lloj joni mbart sasi të pabarabarta të energjisë elektrike për shkak të ndryshimeve në shpejtësitë e joneve.
Numrat e transportit (t) mund të shprehen përmes raportit të shpejtësisë absolute të jonit me shumën e shpejtësive absolute të të dy joneve ose, përkatësisht, përmes raportit të përçueshmërisë elektrike jonike, për shembull:
t - = --- = ---
v + + v _ + + _
Ne zëvendësojmë të dhënat e njohura në formulën:
76,35 cm 2 /Ohm*mol
t - = = 0,60
76,35 cm 2 /Ohm*mol + 50,1 cm 2 /Ohm* mol
