masi eng 47044 اشتراک گذاری ارسال شده در 30 مهر، ۱۳۹۳ دید کلی رسانایی الکترولیتی هنگامی صورت می‌گیرد که یونهای الکترولیت بتوانند آزادانه حرکت کنند، چون در این مورد ، یونها هستند که بار الکتریکی را حمل می‌کنند. به همین دلیل است که رسانش الکترولیتی ، اساسا توسط نمکهای مذاب و محلولهای آبی الکترولیتها صورت می‌گیرد. علاوه بر این ، برای تداوم جریان در یک رسانای الکترولیتی ، لازم است که حرکت یونها با تغییر شیمیایی همراه باشد. اصول رسانش الکترولیتی این اصول رسانش الکترولیتی با بررسی الکترولیز NaCl مذاب بین الکترودهای بی‌اثر بهتر متصور می‌گردد. منبع جریان ، الکترونها را به الکترود سمت چپ می‌راند. بنابراین ، می‌توان گفت که این الکترود ، بار منفی پیدا می‌کند. این الکترونها ، از الکترود مثبت سمت راست کشیده میشوند. در میدان الکتریکی که بدین ترتیب بوجود می‌آید، یونهای سدیم ( کاتیونها ) به طرف قطب منفی ( کاتد ) و یونهای کلرید ( آنیونها ) به طرف قطب مثبت ( آند ) جذب میشوند. برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام در رسانش الکترولیتی ، بار الکتریکی بوسیله کاتیونها که به طرف کاتد و بوسیله آنیونها که در جهت عکس ، به طرف آند حرکت می‌کنند، حمل می‌شود. برای آنکه یک مدار کامل تشکیل شود، حرکت یونها باید با واکنشهای الکترودی همراه باشد. در کاتد ، اجزای شیمیایی معینی ( که لازم نیست حتما حامل بار باشند ) باید الکترونها را بپذیرند و کاهیده شوند و در آند ، الکترونها باید از اجزای شیمیایی معینی جدا شده ، در نتیجه آن اجزا اکسید شوند. یونهای سدیم در کاتد کاهیده میشوند: Na+ + e→Na یونهای کلرید در آند ، اکسید میشوند: 2Cl-→Cl2 + 2e از جمع این دو معادله جزئی ، واکنش کلی سلول بدست می‌آید: (2NaCl(l)→2Na(l) + Cl2(g مسیر جریان الکترونها در الکترولیز الکترونها از منبع جریان خارج شده ، به طرف کاتد روانه میشوند. در آنجا یونهای سدیمی که به طرف این الکترود منفی جذب شده‌اند، الکترونها را می‌گیرند و کاهیده میشوند. یونهای کلرید از کاتد دور و به آند کشیده میشوند و در نتیجه ، بار منفی را در این جهت حمل می‌کنند. در آند ، الکترونها از یونهای کلرید جدا شده ، بوسیله منبع جریان به طرف خارج سلول رانده میشوند، بدین طریق ، مدار کامل می‌شود. البته ، یونهای کلرید با از دست دادن الکترون اکسید شده ، به‌صورت گاز کلر درمی‌آیند. عوامل موثر بر رسانش الکترولیتی از آنچه گفته شد، مشخص می‌شود که رسانش الکترولیتی به تحرک یونها مربوطه می‌شود و هر چیز که این یونها را از حرکت باز دارد، موجب ایجاد مقاومت در برابر جریان می‌شود. عواملی که بر رسانش الکترولیتی محلولهای الکترولیت اثر دارند، عبارتند از: جاذبه‌های بین یونی ، حلالپوشی یونها و گرانروی حلال. این عوامل به‌ترتیب به جاذبه‌های بین ذرات ماده حل شده ، جاذبه‌های بین ذرات حلال و ماده حل شده و جاذبه‌های بین ذرات حلال مربوط میشوند. انرژی جنبشی متوسط یونهای ماده حل شده با افزایش دما زیاد می‌شود. و بنابراین ، مقاومت رساناهای الکترولیتی به‌طور کلی با افزایش دما کاهش می‌یابد (یعنی رسانایی زیاد می‌شود). به‌علاوه ، اثر هر یک از سه عامل مذکور با زیاد شدن دما ، کم می‌شود. باید توجه داشته باشیم که در هر زمان ، تمام قسمتهای محلول الکترولیت از نظر خنثی می‌ماند، زیرا بار مثبت کلی همه کاتیونها برابر با بار منفی همه آنیونها است. برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام ] استوکیومتری الکترولیز روابط کمی میان الکتریسیته و تغییر شیمیایی برای نخستین بار در سالهای 1832 و 1833 بوسیله "مایکل فارادی" بیان شد. برای درک کار فارادی ، بهترین راه مراجعه به نیم واکنشهایی است که به هنگام عمل الکترولیز صورت می‌گیرد. به هنگام الکترولیز سدیم کلرید مذاب ، تغییر در کاتد: Na+ + e→Na نشان می‌دهد که برای تولید یک اتم سدیم ، یک الکترون لازم است. پس برای تولید یک مول سدیم فلزی ( 22.9898g Na ) ، یک مول الکترون ( عدد آووگادرو الکترون ) لازم است. مقدار بار معادل با یک مول الکترون ، فارادی (F) نامیده می‌شود. یک فارادی برابر با 96485 کولن است که برای مسائل معمولی ، آن را گرد کرده، برابر با 96500C در نظر می‌گیریم: 1F=96500C اگر 2F الکتریسیته مصرف شود، 2 مول Na تولید می‌شود. در همان زمان که عده الکترونهایی معادل 1F الکتریسیته به کاتد اضافه شود، همان عده الکترون از آند جدا می‌شود: 2Cl→Cl2(g) + 2e نتیجه جدا شدن 1mol الکترون (1F) از آند ، تخلیه بار یک مول یون -Cl و تولید 0.5mol گاز کلر است. اگر 2F الکتریسیته در سلول جریان یابد، 2 مول یون تخلیه می‌شود و 1mol گاز Cl2 آزاد می‌شود. بنابراین واکنشهای الکترودی را می‌توان بر حسب مول و فارادی تفسیر کرد. مثلا ، اکسایش آندی یون هیدروکسید: 4OH-→O2(g) + 2H2O + 4e را می‌توان این طور بیان کرد که وقتی 4F الکتریسیته از سلول می‌گذرد، 4 مول یون -OH ، یک مول گاز O2 و دو مول H2O تولید می‌کند. روابط میان مولهای ماده و فارادی های الکتریسیته ، مبنای محاسبات استوکیومتری مربوط به الکترولیز است. به خاطر داشته باشید که یک آمپر (1A) برابر آهنگ جریان یک کولن (1C) در ثانیه است. لینک به دیدگاه
masi eng 47044 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 30 مهر، ۱۳۹۳ قوانین الکترولیز فارادی : قانون اول فارادی در الکترولیز وقتی که جریان الکتریکی از محلولهایی مثل اسید سولفوریک رقیق می‌گذرد، آب به اجزایش یعنی هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود. آنها در اطراف صفحات متصل به قطبهای منفی و مثبت باتری آزاد میشوند. محلولهایی از این نوع که با گذشتن جریان از آنها بطور شیمیائی تجزیه میشوند، الکترولیت نامیده میشوند و فرایند تجزیه ماده بر اثر جریان الکتریکی به الکترولیز معروف است و رساناهایی را که در الکترولیت فرو می برند و جریان را به آن می‌رسانند، الکترود نام نهاده‌اند. الکترود مثبت به آند و الکترود منفی به کاتد معروف است. محصولات تجزیه الکترولیت مثل اکسیژن و هیدروژن تا وقتی که جریان عبور می‌کند، بر الکترودها می‌نشینند. جرم ماده ای را که در الکترود آزاد می‌شود، می‌توان اندازه گرفت. اگر محلول چنان انتخاب شود که ماده آزاد شده بر الکترود رسوب کند، این جرم را می‌توان به‌آسانی اندازه گرفت. مثلا اگر از محلول سلفات مس جریان بگذرد، مس بر کاتد رسوب می‌کند. این پدیده را در صورتیکه مثلا کاتد از کربن ساخته شده باشد، می‌توان به آسانی مشاهده کرد. لایه نازک مس بر سطح سیاه کربن بوضوح مشاهده می‌شود. با وزن کردن کاتد قبل و بعد از آزمایش می‌توان جرم فلز رسوب کرده را دقیقا معین کرد. اندازه‌گیری نشان می‌دهد که جرم ماده آزاد شده در هر الکترود ، به جریان الکتریکی و مدت الکترولیز بستگی دارد. با بستن مدار برای فواصل زمانی متفاوت می‌توان اطمینان یافت که جرم ماده آزاد شده با مدت زمان عبور جریان متناسب است. بنابراین ، جرم آزاد شده در الکترولیز هم با جریان الکتریکی و هم با مدت زمان انجام آزمایش متناسب است. پس به حاصلضرب آنها نیز وابستگی دارد. اما این حاصلضرب مساوی باری است که از الکترولیت گذشته است. در نتیجه جرم ماده آزاد شده در الکترود متناسب است با بار یا مقدار الکتریسته ای که از الکترولیت گذشته است. این برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام مهم را اولین بار ، "فارادی" وضع کرد و به برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام اول فارادی در الکترولیتها معروف است. اگر m جرم ماده رسوب کرده ، I جریان الکتریکی ، t زمان الکترولیز و q بار کلی باشد که در مدت زمان t از الکترولیت گذشته است. برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام اول فارادی به شکل زیر نوشته می‌شود: m=Kq=KIt که در آن ، K ضریب تناسب است. با فرض اینکه q=1 C (با کل یک کولن) باشد، در می‌یابیم که ضریب K مساوی جرم ماده آزاد شده توسط بار 1C ، یا به عبارت دیگر جرم ماده آزاد شده توسط جریان 1A درمدت 1S زمان است. بررسی‌های فارادی نشان داد که هر ماده مقدار K معینی دارد که مشخصه آن ماده است. مثلا در الکترولیز نیترات نقره ، بار 1C مقدار نقره 1.1180mg را آزاد می‌کند. همین مقدار نقره توسط 1C در الکترولیز هر نمک نقره مثلا کلرور نقره ومانند آن آزاد می‌شود. جرم ماده آزاد شده در الکترولیز نمک هر فلز دیگری با این مقدار، تفاوت خواهد داشت. کمیت K ، هم‌ارز الکتروشیمیایی ماده داده نامیده می‌شود. تعریف هم‌ارز الکتروشمیایی: هم‌ارز الکتروشیمیایی یک جسم ، عبارت است از جرم آزاد شده از این جسم در الکترولیز ، وقتی که یک کولن الکتریسته از محلول بگذرد. قانون دوم فارادی با توجه به اینکه هم‌ارز الکتروشیمیایی مواد مختلف بسیار متفاوت است، چه خواصی از جسم هم‌ارز الکتروشیمیایی آنرا تعیین می‌کنند؟ پاسخ این سوال در برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام مهم دیگری که آن را نیز فارادی با آزمایش به اثبات رساند، نهفته است. هم‌ارز الکتروشیمیایی اجسام مختلف با جرم مولی آنها متناسب است و با ظرفیت شیمیایی آنها نسبت عکس دارد. ظرفیت شیمیایی هر اتمی را با تعداد اتم‌های هیدروژن تعریف می‌کنند که می‌توانند با آن ، ترکیب یا جانشین آن شوند. مثال عددی برای توضیح برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام دوم : جرم مولی نقره 0.1079Kg/mol و ظرفیت آن مساوی یک است. جرم مولی روی 0.0651Kg/mol و ظرفیت آن دو است. بنابراین ، مطابق برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام دوم فارادی ، نسبت هم‌ارز الکتروشیمیائی نقره و روی برابر است با: 3.30=(0.0654/2)/(0.1079/1) اگر هم‌ارز الکتروشیمیایی یک جسم را با [K[Kg/C ، جرم مولی آن را با [M[Kg/mol و ظرفیت آنرا با ( 1,2,3,...) n نمایش دهیم، می‌توان برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام دوم فارادی را به این شکل (K=(1/F)(M/n نوشت. در اینجا F ضریب تناسب و ثابت عمومی است، یعنی برای تمام اجسام مقدار یکسان دارد. کمیت F به ثابت فارادی معروف است. مقدار آن که با آزمایش معین شده برابر است با: F=96484C/mol برخی عناصر در ترکیبات مختلف ، ظرفیتهای متفاوتی از خود نشان می‌دهند، مانند مس که یک فلز دو ظرفیتی است. بنابراین مس ، دو هم‌ارز الکتروشیمیایی دارد. نسبت جرم مولی هر جسم به (ظرفیت شیمیایی آن ، هم‌ارز شیمیایی آن جسم نامیده می‌شود. این نسبت ، مبین جرم جسمی است که برای جایگزین یک مول هیدروژن در ترکیبات لازم است. برای اجسام تک‌ظرفیتی هم‌ارز الکتروشیمیایی اجسام با هم‌ارز شیمیایی آنها متناسب است. بنابراین دو قانون فارادی را در هم ادغام می‌کنیم که در آن ، جرم ماده آزاد شده بر اثر عبور مقدار الکتریسته q از الکترولیت است. این فرمول m=(1/F)(M/n) q مفهوم فیزیکی ساده ای دارد. ثابت فارادی F ، به عدد ، مساوی با باری (q) است که باید از هر الکترولیتی بگذرد تا مقدار جسم آزاد شده در الکترودها با هم‌ارز شیمیایی آن جسم (M/n) برابر باشد. لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده