Při elektrolýze roztoku CuSO4 dochází k rozkladu sloučeniny na ionty mědi a síranu. Tento proces umožňuje získat měď v čisté formě pomocí elektrolytického článku. Než však vypočítáte množství mědi uvolněné elektrolýzou, musíte znát některá základní data.
Nejprve je třeba určit molární hmotnost mědi (Cu). Je přibližně 63,5 g / mol. Je také třeba vědět, že reakce elektrolýzy roztoku CuSO4 je následující:
CuSO4 → Cu + SO4^(2-)
V tomto případě se elektrolýza provádí pomocí 100 cl (množství elektřiny). Pro výpočet uvolněné mědi je třeba vzít v úvahu, že jeden mol mědi představuje dva moly elektronu (2F), kde F je Farad (jednotka pro měření elektrického náboje).
Kolik mědi se uvolní při elektrolýze roztoku CuSO4
Při elektrolýze roztoku CuSO4 dochází na anodě k oxidaci iontů SO4^2-za vzniku kyslíku a sirného anhydridu. Na katodě dochází k obnově iontů Cu^2+, které se uvolňují jako měď. K tomu dochází podle následující reakce:
Během elektrolýzy roztoku CuSO4 lze množství uvolněné mědi vypočítat pomocí Faradayova zákona. Podle tohoto zákona je množství uvolněné látky při elektrolýze přímo úměrné množství náboje, který prošel elektrolyzátorem.
Pro přesnější výpočet je však nutné znát počet děravých CL a faradaickou konstantu, která je pro měď rovna 96500 Cl/mol. Zaznamenávání těchto údajů tak umožní odpovědět na otázku o množství mědi uvolněné elektrolýzou roztoku CuSO4.
Reakce elektrolýzy roztoku CuSO4
Reakce elektrolýzy roztoku CuSO4 nastává, když je zdroj stejnosměrného proudu připojen k elektrodám ponořeným do roztoku měděného (II)síranu. V tomto případě se na katodě spojené se záporným pólem zdroje provádí obnova iontů mědi (II) na přímo měď:
| Katoda | Anoda |
|---|---|
| 2H + + 2e - + Cu 2+ → Cu | 2OH - - 4e - → O2 + 2H2O |
Při elektrolýze roztoku CuSO4 na anodě tedy dochází k oxidaci molekul vody s uvolňováním kyslíku a tvorbou hydroxidových iontů, zatímco na katodě se redukuje ionty mědi na měď. V důsledku toho množství mědi izolované elektrolýzou závisí na množství unikajícího náboje a elektrochemickém ekvivalentu mědi.
Množství uvolněné mědi při elektrolýze
Při elektrolýze roztoku CuSO4 dochází k oxidaci mědi a její srážení na katodě. Množství uvolněné mědi lze vypočítat pomocí Nernstova vzorce:
Q = I * t,
kde Q je množství uvolněné mědi (v coulombech),
I-elektrolýza (v ampérech),
t - čas elektrolýzy (v sekundách).
Pro roztok CuSO4 je stechiometrický koeficient srážené mědi 1:
K izolaci jednoho molu mědi je tedy potřeba 2 farady elektřiny (1 Farad = 96500 Cl).
Pomocí výše uvedeného Nernstova vzorce lze vypočítat množství uvolněné mědi v daném proudu a čase elektrolýzy.
Elektrolýza Cl-ampér
Pro elektrolýzu je nutné použít elektrody: anodu a katodu. Anoda slouží jako kladná elektroda a katoda jako záporná elektroda. V tomto případě je anoda obvykle vyrobena z mědi a katoda je vyrobena z inertního materiálu, jako je platina.
Při připojení stejnosměrného zdroje k elektrodám a jejich ponoření do roztoku CuSO4 začíná proces elektrolýzy. Působením elektrického proudu je iont Cu2+ z roztoku přitahován ke katodě a obnovován do kovové mědi:
Cu2+ + 2e- → Cu
Měď se tak uvolňuje na katodě jako kov.
Množství uvolněné mědi závisí na proudění. Podle Faradayova zákona je množství látky izolované nebo rozpuštěné na elektrodě úměrné množství elektřiny procházející elektrolytem:
kde m - hmotnost látky izolované nebo rozpuštěné v elektrodě, Q - množství elektřiny procházející elektrolytem, F - Faradayova konstanta, rovna 96 500 Cl / mol, z - náboj iontů.
K určení množství uvolněné mědi je tedy nutné znát množství proudícího proudu a dobu elektrolýzy.
Elektrolýza v různých podmínkách
Zpočátku elektrolýza roztoku CuSO4 vyžaduje dvě elektrody: anodu a katodu. Anoda slouží jako platina nebo jiný inertní materiál a katoda se obvykle používá jako měděný list.
Pro efektivní proces elektrolýzy se doporučuje udržovat hustotu proudu v rozmezí 0,1-0,3 A/cm2. V tomto případě je třeba nastavit čas elektrolýzy tak, aby se dosáhlo požadovaného množství mědi.
Koncentrace roztoku také ovlivňuje množství mědi uvolněné elektrolýzou. Čím vyšší je koncentrace CuSO4, tím více mědi se může uvolnit. Při velmi vysoké koncentraci roztoku však může dojít k nadměrnému pokrytí anody sedimentem z CuSO4, což může ztížit proces elektrolýzy.
Někdy lze ke zvýšení výkonu elektrolýzy použít elektrolytické přísady nebo změnit teplotu roztoku. Takové podmínky mohou zvýšit účinnost procesu a zvýšit množství mědi uvolněné elektrolýzou.
Při elektrolýze roztoku CuSO4 je důležité zajistit správné podmínky, abyste získali správné množství mědi. Nastavení hustoty proudu, času, koncentrace roztoku a použití dalších podmínek může být užitečné pro dosažení požadovaného výsledku.
Použití elektrolýzy roztoku CuSO4
Elektrolýza roztoku CuSO4 je široce používána v různých průmyslových odvětvích a vědeckém výzkumu. Hraje důležitou roli v procesu získávání mědi a také se používá k výrobě elektrolytických měděných povlaků.
Jednou z hlavních aplikací elektrolýzy roztoku CuSO4 je získávání mědi. Při elektrolýze, iont mědi Cu2 + přechází na katodu a je obnoven na měděný kov. Elektrolýza roztoku CuSO4 tedy umožňuje vysokou čistotu mědi.
Další důležitou aplikací elektrolýzy roztoku CuSO4 je vytváření měděných povlaků. Při průchodu elektrického proudu roztokem CuSO4 se na povrch předmětu, který je katodou, vysráží tenká vrstva mědi. Tento proces je široce používán k vytváření ochranných povlaků na různých kovových výrobcích a také k dekorativnímu povlaku a vytváření elektronických součástek.
Elektrolýza roztoku CuSO4 také nachází uplatnění v některých chemických reakcích a laboratorních studiích. Může být použit k výrobě různých sloučenin mědi a také ke studiu elektrochemických procesů a vlastností mědi.
V důsledku elektrolýzy roztoku CuSO4 se uvolňuje měď na katodě a na anodě dochází k oxidaci vody. Množství izolovaného kovu závisí na proudu protékajícím roztokem a době, po kterou elektrolýza probíhá. Konkrétní množství mědi izolované elektrolýzou roztoku CuSO4 lze určit Guerrovým vzorcem. To může být užitečné pro plánování a kontrolu procesu elektrolýzy v průmyslových podmínkách.