منو
 کاربر Online
1178 کاربر online
Lines: 1-43Lines: 1-40
 
 
 
 
-{img src=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=20056} +{img src=img/daneshnameh_up/f/ff/BROWNLEE2.jpg}
 
 
 !مقدمه !مقدمه
 __((الکترولیز))__ یا __((الکترولیز|برقکافت))__ ، کاربردی از علم ((شیمی فیزیک)) است که مبنای آن ، اکسیداسیون و احیا و پتانسیلهای اکسید و احیای عناصر شیمیایی است و در آزمایشگاه و صنعت کاربردهای فراوانی دارد. قوانین حاکم بر الکترولیز ، قوانین فارادی است که با این قوانین آشنا می‌شویم. __((الکترولیز))__ یا __((الکترولیز|برقکافت))__ ، کاربردی از علم ((شیمی فیزیک)) است که مبنای آن ، اکسیداسیون و احیا و پتانسیلهای اکسید و احیای عناصر شیمیایی است و در آزمایشگاه و صنعت کاربردهای فراوانی دارد. قوانین حاکم بر الکترولیز ، قوانین فارادی است که با این قوانین آشنا می‌شویم.
 !قانون اول فارادی در الکترولیز !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 می‌برند و جریان را به آن می‌رسانند، ((الکترود)) نام نهاده‌اند. الکترود مثبت به ((آند و کاتد|آند)) و الکترود منفی به ((آند و کاتد|کاتد)) معروف است.

 *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 می‌برند و جریان را به آن می‌رسانند، ((الکترود)) نام نهاده‌اند. الکترود مثبت به ((آند و کاتد|آند)) و الکترود منفی به ((آند و کاتد|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 به‌آسانی 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.

 *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 به‌آسانی 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 قانون مهم را اولین بار ، "__((فارادی))__" وضع کرد و به __~~green:قانون اول فارادی در الکترولیتها~~__ معروف است. *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 قانون مهم را اولین بار ، "__((فارادی))__" وضع کرد و به __~~green:قانون اول فارادی در الکترولیتها~~__ معروف است.
 

 

 
 
-{img src=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=20036} +{img src=img/daneshnameh_up/3/32/2d3d_physics1.jpg}
 
 
-*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. قانون اول فارادی به شکل زیر نوشته می‌شود:
~~green::
: __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.

+*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. قانون 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__ ، __~~green:هم‌ارز الکتروشیمیایی ماده داده~~__ نامیده می‌شود. *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__ ، __~~green:هم‌ارز الکتروشیمیایی ماده داده~~__ نامیده می‌شود.
 !تعریف هم‌ارز الکتروشمیایی !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. 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  !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 قانون مهم دیگری که آن را نیز __فارادی__ با آزمایش به‌اثبات رساند، نهفته است.

 با توجه به اینکه هم‌ارز الکتروشیمیایی مواد مختلف بسیار متفاوت است، چه خواصی از جسم هم‌ارز الکتروشیمیایی آنرا تعیین می‌کنند؟ پاسخ این سوال در قانون مهم دیگری که آن را نیز __فارادی__ با آزمایش به‌اثبات 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. 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 قانون دوم  !!مثال عددی برای توضیح قانون 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 قانون دوم فارادی ، نسبت هم‌ارز الکتروشیمیائی نقره و روی برابر است با:

/>::__3.30=(0.0654/2)/(0.1079/1)__::
+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 قانون دوم فارادی ، نسبت هم‌ارز الکتروشیمیائی نقره و روی برابر است با: __3.30=(0.0654/2)/(0.1079/1)__
 

 

 
 
-{img src=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=20035} +{img src=img/daneshnameh_up/d/d6/kevin2-sm.jpg}
 
 
 *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 قانون دوم فارادی را به این شکل __(K=(1/F)(M/n__ نوشت. در اینجا __F__ ضریب تناسب و ثابب 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: *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 قانون دوم فارادی را به این شکل __(K=(1/F)(M/n__ نوشت. در اینجا __F__ ضریب تناسب و ثابب 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:
-~~green:::__F=96484C/mol__::~~br>
+~~green:::__F=96484C/mol__::~~<br>
 *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.

 *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. *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.
 ! مباحث مرتبط با عنوان:  ! مباحث مرتبط با عنوان:
 *((آند و کاتد)) *((آند و کاتد))
 *((آنیون و کاتیون)) *((آنیون و کاتیون))
 *((الکترولیت)) *((الکترولیت))
 *((الکترولیز)) *((الکترولیز))
 *((تجزیه شیمیایی)) *((تجزیه شیمیایی))
 *((جریان الکتریکی)) *((جریان الکتریکی))
 *((کاربردهای الکترولیز)) *((کاربردهای الکترولیز))
 *((هم‌ارز الکتروشیمیایی)) *((هم‌ارز الکتروشیمیایی))

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 جمعه 06 مرداد 1385 [10:24 ]   5   فیروزه نجفی      جاری 
 جمعه 06 مرداد 1385 [10:23 ]   4   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 جمعه 06 مرداد 1385 [10:19 ]   3   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 01 دی 1383 [07:04 ]   2   نفیسه ناجی      v  c  d  s 
 پنج شنبه 07 آبان 1383 [20:26 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..