WikiSort.ru - Не сортированное

Выходом по току в гальванотехнике называют выраженное в процентах отношение количества теоретически необходимого Q_t заряда к фактически пропущенному Q_f через электролит для осуществления фактически наблюдаемого массопереноса m_f.

${\displaystyle B_{Q}={\frac {Q_{t}}{Q_{f}}}\cdot 100\%.}$

Иногда выход по току рассчитывается как отношение фактически перенесенной массы m_f к теоретическому массопереносу m_t, рассчитанному по 1-му закону Фарадея:

${\displaystyle B_{m}={\frac {m_{f}}{m_{t}}}\cdot 100\%}$

Свойства

При электролизе всегда выделяется или растворяется меньше вещества, чем должно получиться по законам Фарадея. Это объясняется тем, что наряду с основными электродными процессами окисления и восстановления практически всегда протекают побочные реакции (взаимодействие образовавшихся при электролизе веществ с электролитом, выделение наряду с металлом на катоде водорода и др.). Кроме того, часть электрической энергии тратится на преодоление сопротивления электролита, то есть на нагрев электролита и электродов. Поэтому для экономической оценки процесса электролиза вводят такие понятия, как выход по току и расход энергии на получение единицы веса осадка.

Выход по току связан с электрохимическим эквивалентом.

Электрохимический эквивалент

Электрохимическим эквивалентом в гальванотехнике называют количество вещества, выделившееся или растворившееся на электроде, отнесённое к величине заряда, пропущенного через электролит:

${\displaystyle EA={\frac {m_{f}}{Q_{f}}}={\frac {m_{f}}{\int \limits _{0}^{t}I_{f}(t)dt}},}$

где

m_f — масса фактически осаждённого или растворённого материала электрода;

Q_f — фактически пропущенный заряд, определяемый как интеграл пропускаемого через электролит тока по времени.

Единицы измерения

Выход по току, как следует из приведённых в определении формул, указывается в процентах.

Электрохимический эквивалент в СИ измеряется в кг/Кл, но часто указывается в г/(А·ч).

Пример

При электролизе водного раствора АgNO₃ с нерастворимым анодом в течение t = 50 мин. при силе тока в I = 3,0 А на катоде выделилось m_f = 9,6 г серебра. Вычислить выход по току.

Решение:

Заряд, пропущенный через электролит, равен: ${\displaystyle Q=I\cdot t.}$ Теоретический массоперенос для произвольного иона равен:

${\displaystyle m_{t}=\mu \cdot {\frac {Q}{n\cdot e\cdot N_{A}}}=\mu \cdot {\frac {I\cdot t}{n\cdot F}},}$

где

• e — элементарный заряд;
• n — заряд иона в единицах e (ионы серебра в растворе нитрата серебра имеют заряд n = +1);
• μ — молярная масса (для серебра μ = 107,868 г/моль);
• N_A — число Авогадро;
• F = eN_A ≈ 96500 Кл — число Фарадея.

Подставляя полученные формулы в выражение для выхода по току, получим:

${\displaystyle B_{m}={\frac {m_{f}}{m_{t}}}\cdot 100\%={\frac {m_{f}}{\mu \cdot {\frac {I\cdot t}{n\cdot F}}}}\cdot 100\%={\frac {m_{f}\cdot n\cdot F}{\mu \cdot I\cdot t}}\cdot 100\%.}$

Приведя заданные значения к одной системе размерностей, проведём вычисление:

${\displaystyle B_{m}={\frac {9,6\left[g\right]\cdot 1\cdot 96500\left[C\right]}{107,87\left[{\frac {g}{mol}}\right]\cdot 3\left[A\right]\cdot (50\left[min\right]\cdot 60\left[{\frac {s}{min}}\right])}}\cdot 100\%=95,42\%.}$

Литература

• «Инженерная гальванотехника в приборостроении» под ред А. М. Гинберга, М., 1977.
• Вячеславов П. М. Волянюк Г. А. «Электролитическое формование», Л., 1979.

Это заготовка статьи по химии. Вы можете помочь проекту, дополнив её.