Для виділення 1 кг речовини, потрібно пропустити через електроліт одну й ту ж кількість електрики, її позначають буквою F і називають числом Фарадея

1 2 3 4

F = 9,65 × 10⁴ Кл

Електрохімічний еквівалент визначають по формулі:

К = () × () =

Гальванічний елемент є хімічне джерело постійного струму, його схема:

електрод ½½ р – р ½½ р – р ½½ ½ електрод ½½

С₁ С₂

Різниця потенціалів між електродом і розчином називається електродним потенціалом, а між двома різними розчинами – дифузійним потенціалом Е.Р.С. визначається різницею між електродним потенціалом.

Потенціал електрода в розчині солі того ж металу з активністю іонів від Ме⁺ⁿ, обчислюється по формулі:

для 25 ^оС Е_Ме/Меⁿ⁺ = E^o_Me/Меⁿ⁺ + (0,095 / n_e) × lg a_Meⁿ⁺

при 25 ^оС Е = Е^¢_о - Е^¢¢_о = (0,059 / n_e) lg (a₁ / a₂)

при 18 ^оС Е = Е^¢_о + Е^¢¢_о = (0,058 / n_e) lg (a₁ / a₂)

де, Е^¢_о і Е^¢¢_о – нормальні потенціали електродів (знаходяться по таблиці ряду напруг);

a₁ і a₂ – активності іонів у розчинах, якщо n_e1 = n_e2 = n_e.

При розрахунках ЕДС від більшого потенціалу розраховують менший, тобто у всіх випадках Е > 0.

Приклад №1: Струм, проходячи через розчин кислоти виділяє за 6 хвилин 120 см³ водню виміряних при 17 ^оС під тиском 98910 Па. Розрахувати силу струму.

Дано: СІ Рішення

= 6 хв. 360 сек 1. Для розрахунку І використовують формулу:

V = 120 см³120 × 10^{-6 м3}m = () × I ×

Т = 17 ⁰С 290 К 2. Для того, щоб визначити m використовуємо

Р = 98910 Па рівняння Менделєєва – Клайперона:

PV = nRT; n = m / M

І -? m = МРV / RT

m = 2,016 × 98910 × 0,12 × 10^-3 / (8,314 × 290) = 9,924 × 10^{-3 г. 3. Визначаємо хімічний еквівалент:}

Э = ; Э = 2,016 / 2 = 1,008

І = mF / (Э );

І = 9,924 × 10^-3 ×9,65 × 10⁴ / (1,008 × 360) = 2,64 А

Відповідь: Сила струму І = 2,66 А.

Приклад № 2: Розрахувати потенціал мідного електрода в розчині, де знаходиться 0,16 г CuSO₄ в 200 см³ води при 25 ^оС.

Дано: Рішення

m (CuSO₄) =0,16 г 1. Для визначення електродного потенціалу використовують

V(CuSO₄) = 200 см³рівняння Нернста:

Т = 25 ^оС Е = Е_о + (0,059 / n) lgC

2. Розраховуємо молярну концентрацію:

Е_Сu -? С(CuSO₄) = m (CuSO₄) × 1000 / (V(CuSO₄) × М(CuSO₄)

С(CuSO₄) = 0,16 × 1000 / (200 × 159,6) = 0,005 моль

3. n – напруга струму міді в розчині CuSO₄:

CuSO₄ Û Cu⁺² + SO₄^2-; n = 2

4. Е_о – нормальний електродний потенціал міді з таблиці:

Е_о = + 0,34 В

Е = 0,34 + 0,05 / 2 × lg 0,005 = 0,265 В

Відповідь: Потенціал мідного електрода дорівнює 0,265 В.

Завдання для самостійного рішення

1. Струм силою 2,2 А проходить через розчин мідного купоросу 2 години, яка маса виділеної міді?

2. Через розчин йодіда барія пропускають 18 хвилин струм силою 5,2 А. Які реакції протікають на електродах? Які речовини і в яких кількостях виділяються на електродах?

3. Якої сили струм необхідно пропустити через 0,12 н Be(NO₃)₂, щоб за 30 хвилин повністю виділити метал із 40 см³ розчину?

4. При 25 ^оС потенціал мідного електрода навантаженого в розчин Cu(NO₃)₂ з активністю іонів міді 0,0202 дорівнює 0,29 В. Визначте нормальний електродний потенціал міді по відношенню до нормального електроду водню.

Практична робота № 6

Тема: Будова ізотерми адсорбції оцтової кислоти від концентрації.

Мета: Навчитися визначати адсорбент та адсорбтив, залежність адсорбції від концентрації, будувати ізотерму адсорбції.

Методичні вказівки.

Для виконання цієї практичної роботи потрібні значення з лабораторної роботи: «Адсорбція оцтової кислоти активованим вугіллям».

1. Об’єм лугу, який Ви визначили при титруванні оцтової кислоти концентрацією:

С₁ = 0,012; С₂ = 0,025; С₃ = 0,05; С₄ = 0,1; С₅ = 0,2; С₆ = 0,4.

2. Об’єм лугу, який Ви визначили після процесу адсорбції концентрацією:

С₁^¢ = 0,012; С₂^ = 0,025; С₃^¢ = 0,05; С₄^¢ = 0,1; С₅^¢ = 0,2; С₆¢ = 0,4.

3. Еквівалентну концентрацію оцтової кислоти до адсорбції і після визначаємо за формулами:

С_е /к/ × V /к/ = С_е /л/ × V /л/

С_е /к/ = ; С_е1 /к/ = ;

С_е /л/ = 0,1 екв/дм³

V /л/ - об’єм лугу, який пішов на титрування до адсорбції.

V₁ /л/ - об’єм лугу, який пішов на титрування після адсорбції.

С_е /к/ - еквівалентна концентрація оцтової кислоти до адсорбції.

С_е1 /к/ - еквівалентна концентрація оцтової кислоти після адсорбції.

4. Знаходимо кількість оцтової кислоти, яка адсорбується на 3 г вугілля:

Х = С₁ – С₂

5. Визначаємо кількість кислоти, яка адсорбується на 1 г вугілля:

Г =

6. Будуємо графік залежності процесу адсорбції від концентрації оцтової кислоти. На осі х відкладаємо значення Г, а на осі у відкладаємо значення С₂.

7. Робимо висновок, як залежить процес адсорбції від концентрації.

Практична робота № 7

Тема: Порівняльна характеристика колоїдних систем з істинними розчинами

Мета: Навчитися використовувати теоретичні знання на практиці.

Методичні вказівки.

До істинних розчинів відносяться розчини електролітів і неелектролітів. До розчинів електролітів відносяться розчини, у яких речовина розчиняється до іонів. Такі розчини проводять електричний струм. Прикладом можуть бути розчини кислот, солей, основ.

Розчинами неелектролітами називаються такі розчини у яких речовина розчиняється до молекул. Такі розчини не проводять електричний струм. Прикладом можуть бути розчини органічних речовин.

Колоїдними розчинами називаються розчини, які складаються з дисперсійного середовища та дисперсної фази. Процес розчинення проходить до колоїдних часток, які мають назву міцел або золів. Наприклад: гідроксид заліза, хлорид срібла, сульфід цинку.

Завдання для самостійної роботи

Таблиця порівняння істинних та колоїдних розчинів.

№ п/п	Характерні риси	Істині розчини	Колоїдні розчини
1.	Розмір часток
2.	Агрегативна стійкість: а)гетерогенність б) сумарна вільна поверхнева енергія.
3.	Кінетична стійкість: а) інтенсивність Броунівського руху.
4.	Седиментаційна стійкість.
5.	Компонентність.
6.	Молекулярно-кінетичні властивості
7.	Ефект Тиндаля
8.	Методи отримання
9.	Методи стабілізації
10.	Методи руйнування

Практична робота № 8

Тема: Отримання та очищення дисперсних систем, їх властивості.

Мета: Навчитися отримувати та очищувати дисперсні системи, відрізняти системи за їх властивостями.

Методичні вказівки.

По розміру частинок золі займають середнє положення між істинними розчинами та грубодисперсними системами.

Методи добування колоїдних систем розподіляють на дві основні групи:

1. Диспергування – подрібнення крупних частинок грубодисперсної системи до колоїдної дисперсності.

2. Конденсація – з’єднання атомів, іонів або молекул в більш крупні частини агрегати.

Загальні умови отримання колоїдних систем незалежно від метода отримання:

- нерозчинність дисперсної фази у дисперсному середовищі;

- досягнення колоїдної дисперсності часток;

- наявність у системі третього компоненту – стабілізатора, який забезпечує колоїдні системі агрегативну стійкість.

Метод диспергування поділяється:

- механічне, подрібнення під дією ультразвуку;

- електричне;

- пептизація;

Метод конденсації поділяється:

- заміна розчинника;

- різноманітні хімічні реакції;

- утворення пару, диму, туману.

Очищення та концентрування колоїдних систем:

- діаліз;

- електродіаліз;

- ультрафільтрація.

Завдання:

Визначити якими методами отримані наступні колодні системи:

1. Колоїдні розчини гідрозолю заліза (ІІІ), хлориду срібла, сульфату барію. Написати рівняння реакцій;

2. Колоїдний розчин золота, розчин сірки.

3. Як отримати борошно вищого ґатунку з першого.

Відповіді:

1. Колоїдний розчин Fe(OH)₃ отримують методом конденсації для цього беруть:

FeCI₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃ + 3HCI

^{надлишок}

За таблицею розчинності солей, кислот, основ ми беремо, що Fe(OH)₃ нерозчинна речовина, а НСІ – розчина.

1.2. AgNO₃ + HCI = AgCI ¯ + HNO₃

1.3. BaCI₂ + H₂SO₄ = BaSO₄¯ + 2HCI

Колоїдний розчин металів отримують методом диспергування під дією вольтової дуги, так як золото відноситься до металів то його отримують таким методом.

Розчин сірки отримують механічним диспергуванням під діє ультразвуку.

3. Борошно вищого ґатунку отримують електричним диспергуванням.

Практична робота № 9

Тема: Складання формул та схем будови міцел гідрозолю та золю.

Мета: Вивчити будову міцели, навчитися складати формули та схеми їх будови.

Методичні вказівки.

Тверді частинки колоїдної дисперсності називають міцелами. Основну частину міцели складає агрегат, який складається з більшого числа атомів, іонів чи молекул нерозчиненої в воді речовини та який має кристалічну будову. На поверхні твердого кристалічного агрегату адсорбуються іони стабілізатору, які визначають знак та величину поверхневого потенціалу (потенціалвизначаючі іони). Ця частина міцели, тобто агрегат разом з потенціалвизначаючими іонами називається ядром. Кругом ядра розташовується частина іонів другого знаку стабілізатору, яка утворює разом з потенціал визначними іонами адсорбційний шар. Ядро з адсорбційним шаром складає гранулу. Вона завжди має заряд, який відповідає знаку заряду потенціал визначаючих іонів. Останні іони утворюють дифузійний шар міцели.