2018-01-21
553
Електроліти - це розчинитарозплависолей, кислотілугів. Під час розчину у воді нейтральні молекули розчиненої речовини внаслідок теплових співударів розпадаються на позитивні й негативні іони, а сам процес розпаду називають електролітичною дисоціацією. Одночасно з дисоціацією внаслідок співударів стають можливими зворотні процеси возз'єднання різнойменних іонів у нейтральні молекули. Цей процес називають рекомбінацією. У такому стані електроліту встановлюється рухома (динамічна) рівновага, при якій число іонів, які утворюються внаслідок дисоціації, дорівнює числу іонів, які рекомбінують за той самий час. Коли зовнішнє електричне поле відсутнє, іони в електроліті здійснюють хаотичний тепловий рух.
Якщо в електроліт помістити два електроди з різницею потенціалів (мал.1), то позитивно заряджені іони переміщуватимуться у напрямі електричного поля до катода (негативний електрод), а негативно заряджені іони - у протилежному напрямі до анода (позитивний електрод).
На хаотичний тепловий рух накладається напрямлене зміщення іонів, тобто виникає
електричний струм. Отже, електропровідністьелектролітівєіонноюі струм
велектролітах - це напрямленийрухпозитивнихінегативнихіонів. Під час
проходження електричного струму на електродах виділяються речовини, які входять до
складу електролітів. Процесвиділенняречовининаелектродахпідчас
проходженняелектричногострумучерезелектролітназивається електролізом.
У 1833 році Фарадей встановив закон електролізу, який визначає масу речовини, що
виділилася на електроді:
(1)
де М - молярна маса речовини; Z - її валентність; NA = 6,02 • 1023 моль -1 - стала Авогадро; e - заряд електрона; I - сила струму, що проходить крізь розчин; t - час проходження струму. Використовуючи співвідношення (1), можна визначити заряд електрона:
(2)
Для визначення маси речовини, що виділиться на катоді, його зважують до і після досліду (т1 і т2), тому маса речовини т = т2 – т1. Отже, формула для визначення заряду електрона буде мати вигляд:
(3)
Хід роботи.
1. Зробіть у верхній частині катода позначку, щоб надалі
не переплутати його з анодом. Будьте уважні: катод повинен
підключатися до негативного полюсу джерела струму!
2. Для отримання маси катода т1 до досліду, зважте його.
3. Закріпіть електроди в тримачі і, не занурюючи їх у ванну з
розчином CuSO4, складіть електричне коло (мал.2).
4. Опустіть електроди у ванну з розчином. Замкнувши
вимикач, встановіть за допомогою реостата силу струму не
більше 1 А і підтримуйте її постійною (за допомогою реостата)
до кінця досліду (протягом 15-20 хв).
5. Розімкніть вимикач, вийміть катод, обережно промийте
його водою, просушіть спочатку фільтрувальним папером, а
потім над електроплиткою.
6. Для отримання маси катода т2 після досліду, зважте його.
7. Визначте масу речовини, що виділилась на катоді:
m = m2 - m1
8. За формулою (3) обчисліть заряд електрона.
9. Результати вимірювань та обчислень запишіть у таблицю:
| m1, кг | m2, кг | m, кг | NА, моль-1 | Z | I, А | t, c | M, кг/моль | е, Кл |
10. Визначте похибки вимірювань сили струму ∆ I, часу ∆t і маси ∆m. Обчисліть відносну й абсолютну похибки вимірювання значення заряду електрона:
11. Запишіть результат визначення заряду електрона у вигляді: e = еобч ± ∆e.
12. Порівняйте обчислене значення заряду електрона еобч з табличним етабл = 1,6 
10 -19 Кл. Обчисліть відносне відхилення (у %) обчисленого значення заряду електрона від табличного:
13. Зробіть висновок.
Контрольні питання
1. У водних розчинах солей утворюються позитивні та негативні іони. Чи заряджений при цьому електроліт?
2. Як змінюється опір розчинів електролітів при зміні температури?
3. Чому під час проходження струму через електроліт відбувається перенесення речовини, а під час проходження струму по металевому провіднику - ні?
4. Як визначити полюси джерела струму за допомогою явища електролізу?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
