- 128 - - 22. VODIVOST ELEKTROLYT 6. ELEKTROLÝZA VODNÍHO ROZTOKU C u S o 4 A NaCl. POLARIZACE ELEKTROD TEORIE Teoretická část úlohy je z větší části zpracována v Slánku 5.3.1 učebnice fyziky. Disociace molekul a uvolňování iontů z krystalové mřížky iontových sloučenin probíhá vždy tak, že z vodíku a kovů vznikají volně pohyblivé kationty, ze zbytků kyselin anionty. Při elektrolýze vodného roztoku CuSO^ je kladná elektroda měděná, záporná elektroda měděná nebo uhlíková. Celý děj probíhá následujícím způsobem: Rozpouštěním síranu měánatého ve vodě vznikají volně pohyblivé ionty: CuS04 --> Cu2+ + so4" Ionty Cu se pohybují ke katodě, kde přijmou dva elektrony, a vyloučí se na ní jako atomy mědi: Cu2* + 2 e" —->* Cu Ionty SO2*" se pohybují k anodě, kde se neutralizují ("ztratí" dva elektrony), a reagují s atomy elektrody, tj. s atomy mědi, na síran měžnatý: SoJ"-> (S04) + 2 e" (S04) + Cu —> CuS04 Při elektrolýze vodného roztoku CuS04 atomy mědi přeehá- 2 + zejí s anody do elektrolytu jako Cu a z elektrolytu se vylu- - 129 - Sují na katodě jako Cu°. Mědi na anodě ubývá a na katodě naopak přibývá. Při elektrolýze vodného roztoku NaCl se jako katody a anody používají stejné elektrody vyrobené zpravidla z uhlíku nebo hliníku. Celý děj probíhá následujícím způsobem: Při rozpouštěni chloridu sodného ve vodě vznikají volně pohyblivé ionty: NaCl -^ Na+ + Cl" Ve vodném roztoku jsou tedy přítomny ionty Na+, Cl~, H+ a 0H~. Na katodě dochází k redukci iontů H+, které jsou méně stabilní než ionty Na*. Z atomů vodíku vzájemnou reakcí vznikají molekuly H2, které se uvolňují na katodě. Ionty Cl" se pohybují k anodě, kde ztrácejí elektrony. Vznikají atomy chlóru, které spolu reagují ze vzniku molekuly chlóru. Molekuly chlóru unikají podél anody: 2 Cl" -> Cl2 + 2 e" V roztoku zbývají ionty Na+ a 0H~, tedy hydroxid sodný. Elektrolýzou vodného roztoku NaCl se v praxi vyrábí hydroxid sod-, ný, vodík a chlór. ÚLOHA 1 Zjistěte vodivost kapalin a kapalných roztoků POMÔCKY Stejnosměrný zdroj napětí, ampérmetr, posuvný reostat, spínač, 2 uhlíkové nebo měděné elektrody, kádinky, spojovací vodiče, voda z vodovodu, destilovaná voda, líh, cukr, vodný roztok hydroxidu sodného, vodný roztok kyse- - 130 - liny sírové, skleněné tyčinka. POSTUP 1. Nakreslete elektrické schéma jednoduchého obvodu skládajícího se ze zdroje napětí, ampérmetru, posuvného reostatu zapojeného k regulaci proudu, spínače a elektrod určených ke studiu vodivosti kapalin. Obvod sestavte a elektrody připevněte do kádinky. 2. "ěrte proud při třech různých polohách jezdce reostatu, jsou-li elektrody ponořeny: ' a) do destilované vody, lihu, vody z vodovodu, b) dó roztoku cukru v destilované vodě, c) do vodného roztoku hydroxidu sodného, do vodného roztoku kyseliny sírové. 3. Měřte proud při jedné dané poloze jezdce reostatu pro čtyři různé koncentrace vodného roztoku hydroxidu sodného. 4. Měřte proud pro danou polohu jezdce reostatu a danou kon- ' . centraci vodného roztoku kyseliny sírové, jestliže: a) elektrody z roztoku povytahujeme, b) elektrody k sobě přibližujeme. ZÁVŽRY • Pozorované jevy popište a zdůvodněte. ÚLOHA 2 Určete elektrochemický ekvivalent mědi. - 13.1 - POMÔCKY Stejnosměrný zdroj napětí, ampérmetr, posuvný reostat, spínač, dvě měděné elektrody nebo měděná a uhlíková elekt-' roda, kádinky, spojovací vodiče, vodný roztok síranu měcL-natého, technické váhy se sadou závaží, analytické váhy se sadou závaží, stopky, destilovaná voda, líh, infražá-rovka, POSTUP 1. Nakreslete elektrické schéma jednoduchého obvodu skládajícího se ze zdroje napětí, ampérmetru, posuvného reostatu zapojeného k regulaci proudu, spínače a elektrod. 2. Sestavte obvod a elektrody ponořte do vodného roztoku síranu meďnatého. Nastavte hodnotu proudu určenou vyučujícím (například plochou 10 cm2 ponořené elektrody prochází proud 0,2 A) . 3. Vyjměte katodu a určete její hmotnost. Katodu nejprve opláchněte v destilované vodě, potom v lihu, osuěte ji a určete její hmotnost na technických a nakonec na analytických vahách. 4. Katodu znovu vložte do roztoku, zapněte zdroj a po dobu určenou vyučujícím nechejte obvodejn procházet proud (zpravidla 10 - 15 minut). Udržujte konstantní hodnotu proudu. 5. Vyjměte katodu a určete její hmotnost vážením na analytických vahách. Pfed vážením katodu opláchněte v destilované vodě, potom v lihu a osušte ji. 6. Z naměřených hodnot vypočtěte elektrochemický ekvivalent mědi. ZÁVŽRY » « • Porovnejte vypočtenou hodnotu elektrochemického ekvivalentu mědi s tabulkovou hodnotou. Vypočtěte odchylku a relativní odchylku vypočtené hodnoty od hodnoty tabulkové. r Pokuste se zdůvodnit rozdílnost obou hodnot. • Rozhodněte, zda při použití elektrod ze dvou rozdílných materiálů (uhlík a mší) záleží na polaritě elektrod. Zdůvodněte proč. i ÚLOHA 3 ' Proveíte elektrolýzu vodného roztoku chloridu sodného. y ■ POMÔCKY Stejnosměrný zdroj napětí, ampérmetr, posuvný reostat, spínač, měřicí přípravek (trubice tvaru U ve stojanu s elektrodami), spojovací vodiče, vodný roztok chloridu sodného, lihový roztok fenolftaleinu. POSTUP . 1. Nakreslete elektrické schéma jednoduchého obvodu skládajícího se ze zdroje napětí, ampérmetru, posuvného reostatu, spínače a měřícího přípravku. 2. Sestavte obvod, do přípravku nalijte vodný roztok chloridu sodného a do prostoru katody dejte několik kapek lihového roztoku fenolftaleinu. Pozorujte děje v elektrolytu. 3. Změňte polaritu elektrod a opět pozorujte jevy v elektro-i i lytu. ZÁVĚR! • Popište jevy, které jste pozorovali, a vysvětlete je. úloha 4 Pozorujte polarizaci elektrod. pom6cki Stejnosměrný zdroj napětí, voltmetr, přepínač, měřicí přípravek (kádinka se dvěma stejnými elektrodami), spojovací vodiče, vodný roztok kyseliny sírové. POSTUP 1. Sestavte obvod podle schématu na obr. 27, do kádinky nalijte vodný roztok kyseliny sírové. 2. Změřte napětí na svorkách ' elektrod, je-li přepínač V poloze I, a pozorujte děje v elektrolytu. 3. Přepínač přepněte na několik minut do polohy II a pozorujte děje v elektrolytu. 4. Přepněte přepínač do polohy I, pozorujme děje v elektro- Obr. 27 a výchylku voltmetru. ZÁVĚRY e Popište jevy, které jste pozorovali, a vysvětlete je..