Электроды цл: Электроды ЦЛ-11: применение и технические характеристики — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

сфера применения, сварочные характеристики и правила использования

Электроды — электрические проводники, за счет которых при сварке металлических элементов образуется шов. Производители выпускают различные марки сварных стержней. Среди всех их типов спросом пользуются электроды ЦЛ-11.

Описание и сфера применения

Электроды представляют собой стержни из электропроводного материала, предназначенные для подачи напряжения к свариваемым элементам. Они изготавливаются из высоколегированной стали СВ08Х19Н10Б, необходимы для работы с ручной дуговой сваркой.

Используются в промышленности и для решения бытовых задач. При подаче напряжения к свариваемым деталям они образуют прочный шов, обладающий высокой стойкостью к коррозии.

Сварные стержни ЦЛ-11 имеют защитное покрытие класса Б. В нем содержится карбонат и химические компоненты с высоким процентом фтора. Покрытие должно быть гладким, без вздутий, пор и глубоких трещин.

Допускаются вмятины и задиры, соответствующие ГОСТ 9466-75. При кристаллизации расплавленного фтористо-кальциевого покрытия у соединения не образуется разрывов, неровностей и других дефектов.

ЦЛ-11 формируют швы, стойкие к воздействию азотной и фосфорной кислоты.

За счет такой особенности стержни используют при:

сваривании конструктивных частей котельных агрегатов;
наложении швов на трубопроводы с толстыми стенками;
соединении элементов из нержавейки.

Их применяют в химической, космической, строительной и других промышленных отраслях.

С какими металлами выходит добиться лучших результатов

Стержни для сварки ЦЛ-11 используются для соединения тугоплавких металлов, нержавейки.

Лучший результат достигается при работе со следующими видами сталей:

Х14Г14Н3Т — конструкционная криогенная;
1Х21Н5Т — обыкновенная коррозионно-стойкая;
09Х18Н12Т — конструкционная высоколегированная;
12Х18Н9Т — коррозионно-стойкая жаропрочная;
1Х16Н13Б — жаропрочная высоколегированная.

Электроды ЦЛ-11, применение которых допустимо в условиях температур до +600 °С, используют для металлов с высокими требованиями к качеству швов. Полученные соединения стойки к образованию горячих трещин, ржавчине, агрессивным температурным воздействиям (не ниже +500°С).

Плюсы и минусы

Стержни ЦЛ-11 благодаря основному покрытию обладают рядом весомых преимуществ. Они обеспечивают стойкость горения дуги, равномерную плавку металла и его стабильный перенос в сварочную ванну.

К другим преимуществам относят:

низкие показатели разбрызгивания — не более 5%;
получение соединения с требуемыми механическими свойствами и химическим составом;
формирование пластичного шва, устойчивого к механическим нагрузкам;
небольшой расход — 1,7 кг на 1 кг наплавки;
высокую производительность процесса;
быстрое удаление шлака;
минимальный объем выделяемых токсичных газов.

ЦЛ-11 не имеют существенных недостатков. К ним относят только периодическое залипание стержней. Однако чаще с таким явлением сталкиваются при неправильном выборе рабочих параметров оборудования. При точном их соблюдении число залипаний сокращается.

Характеристики электродов ЦЛ-11

Эксплуатационные свойства и техпараметры нужно знать для правильной установки рабочего режима аппарата, определения подходящих сплавов и других критериев.

Сила тока

Показатель напрямую зависит от диаметра применяемого электрода. При установке слабого тока дуга будет неустойчивой. В этом случае часто соединение не проваривается полностью, что приводит к образованию трещин. Высокие показатели силы тока приведут к быстрой расплавке стержня и появлению брызг, которые негативно повлияют на качество шва.

Ниже приведены рекомендованные показатели силы тока для электродов различных диаметров:

2 мм от 30 до 40 А;
2,5 мм от 40 до 50 А;
3 мм от 50 до 80 А;
4 мм от 110 до 130 А;
5 мм от 120 до 160 А.

При нижнем положении сварного шва для всех размеров стержней показатели тока нужно увеличить на 10-20 А.

Механические свойства наплавки

Наплавка — нанесение слоя металла на конструкцию. Она используется для восстановления первоначальных размеров изношенных деталей. Механические свойства наплавки должны быть не хуже показателей восстанавливаемого металлического изделия.

Характеристики соединения, образуемого при использовании ЦЛ-11:

устойчивость на разрыв — 660 Мпа;
предел текучести — 420 Мпа;
удлинение — 34%;
ударная вязкость — 120 Дж/см³;

ЦЛ-11 изготавливается из высоколегированной стали, за счет чего происходит возмещение химических компонентов сплавов, которые сгорают в процессе сварки.

Состав шва

Химический состав сварного соединения отличается от состава металла из-за протекающих химических реакций и при перемешивании компонентов в сварной ванне.

Содержание различных элементов в наплавке:

хром — 20,8%;
никель — 9,8%
марганец — 1,8%;
ниобий — 1,99%;
кремний — 0,53%;
углерод- 0,1%;
фосфор — 0, 02%;
сера — 0,01.

Эти показатели могут немного разниться в зависимости от производителя электродов.

Для каких режимов используется

ЦЛ-11 с диаметром включительно до 4 мм применяются для сварки во всех положениях. Исключение — вертикальное (сверху вниз). Стержни с диаметром 5 мм используются в любом пространственном положении, кроме потолочного и вертикального.

Рекомендовано применять ток обратной полярности — при таком подсоединении клемм на кончике электрода будет выдаваться самая высокая температура.

Упаковка и количество

Сварочные электроды ЦЛ-11, вне зависимости от того, на каком заводе они были изготовлены, должны быть герметично запечатаны. Они помещаются в упаковку, которая способна защитить расходные материалы от взаимодействия с негативными факторами окружающей среды.

Изделия диаметром 2-2,5 мм упаковываются по 1 кг, а с размерами 3,4 и 5 мм по 5 кг в тару из гофрированного картона. Упаковка дополнительно обтягивается полиэтиленовой пленкой.

Количество электродов в коробке зависит от их размера. Например, в килограммовой упаковке будет примерно 55 стержней с диаметром сечения 2,5 мм, 3 мм — 35 шт., 4 мм — 17 шт., 5 мм — 12 шт.

Технологические особенности

Для получения качественного шва, противостоящего коррозии и выдерживающего высокие температуры рабочей среды, важно придерживаться рекомендаций. Перед использованием ЦЛ-11 их нужно подготовить.

Изделия прокаливаются в термопечи в течение 60 минут при температуре +200 °С (усредненное значение, точное время и t указываются в приложенной инструкции или на упаковке).

Термическая обработка направлена на уменьшение влажности покрытия — ее показатели не должны превышать 0,5%. Непрокаленные стержни из-за присутствующей влаги не смогут обеспечить стабильную электрическую дугу.

Перед сваркой нужно убедиться в хорошем состоянии покрытия — на нем не допустимы трещины, расслоения и грязь. Такие изделия следует отбраковать.

Как варить нержавейку

Сваривание коррозионоустойчивых сталей — сложный процесс, требующий от мастера как теоретических знаний, так и навыков. При работе с нержавейкой необходимо соблюдать технологию сварки.

Описание процесса:

Будущее соединение прихватывается в нескольких местах для повышения устойчивости. При этом стержень держится под углом 45-60°.
Шов накладывается небольшими стежками. Действовать нужно аккуратно и быстро.
Полученной наплавке дается время для остывания естественным путем.

Изделие нельзя охлаждать принудительно. Кристаллизация должна происходить постепенно, в противном случае велики риски возникновения внутреннего напряжение в свариваемых деталях. Это снизит качество соединения.

Лучшие производители

Отечественные заводы, выпускающие электроды, исчисляются десятками. Среди них есть крупные предприятия, изготовители класса «импорт» и небольшие компании, которые производят расходные материалы для собственных нужд.

Лучшие заводы:

«ЛЭЗ» («Лосиноостровский электродный завод»). Более 60 лет занимается изготовлением комплектующих для сварки, резки и пайки. Продукция реализуется на отечественные рынки и в страны СНГ. Компания выпускает большой ассортимент электродов, в том числе и стержни «ЛЭЗ» ЦЛ-11. Упаковка изделия производится в соответствии с европейскими стандартами качества.
«Пензаэлектрод». Его производственные мощи расположены в Пензе. Компания выпускает сварочные комплектующие, в т.ч и популярные марки электродов. Заказать сварочные стержни можно прямо со склада, что исключает приобретение контрафактной продукции.
«МежгосМетиз». Производит расходные материалы для сварки на итальянских и швейцарских линиях, там изготавливается более 100 марок электродов общего и специального назначения. Вся продукция сертифицирована.

К крупным зарубежным производителям относят белорусские заводы «Арсенал», «Оливер», японские компании KOBE STEEL (бренд KOBELCO) и ESAB.

Электроды ЦЛ 11, 39, 45

Электроды ЦЛ-45, ЦЛ-39 и ЦЛ-11 обеспечивают качественное соединение конструкций, выполненных из жаропрочных сталей. Узнайте о подробных характеристиках далее.

ЦЛ-11, ЦЛ-39, ЦЛ-45 — марки электродов с основным покрытием повышенной толщины, с помощью которых выполняют соединение ручным дуговым свариванием частей и деталей конструкций, изготовленных из высоколегированных теплоустойчивых сталей, включая стали с особыми свойствами.

Их еще называют электродами для сварки нержавеющих сталей. Особенность полученного шва — стойкий к межкристаллитной коррозии и действию агрессивных сред, что важно для конструкций, работающих в интервале температур от 400 до 600 0С. Особенности электродов ЦЛ-11, ЦЛ-39 и ЦЛ-45 и условия получения качественного соединения рассмотрены ниже. Используются для сварки элементов котельных агрегатов, трубопроводов с большой толщиной стенок, в судостроении, космической, химической и других отраслях промышленности.

Технические и другие характеристики расходного материала

Конструктивно любая из этих марок электродов представляет собой металлический стержень, изготовленный из электропроводной проволоки соответствующего химического состава, на котором имеется покрытие основного типа. Толщина его больше диаметра электрода более чем в 1,5 раза. Электроды ЦЛ выпускаются разного диаметра и длины. Технические характеристики соответствуют требованиям, изложенным в ГОСТ 9466-75, 9467-75, ГОСТ 10052-74, и международным стандартам AWS A5.1, EN ISO 2560 и DIN 1913. Поставляются расходные материалы в картонной упаковке весом 1, 2,5, 3, 4 и 5 кг. Технические и механические характеристики указаны в 1 таблице.

Наименование	Ед. измерения	Величина показателя в марках электродов
		ЦЛ-11	ЦЛ-39	ЦЛ-45
Производительность	кг/час	1,5	0,9	1,5
Коэффициент наплавки	г/А·ч	11,0	9,5	10,5
Расход электродов на 1 кг наплавленного металла	кг	1,7	1,6	1,4
Временное сопротивление	МПа	540	560	490
Ударная вязкость	Дж/см2	80	120	88
Относительное удлинение, не менее	%	22	20	16

Материал стержня электродов ЦЛ, его диаметры, длина и условное обозначение в конструкторской и технической документации указаны во 2 таблице.

Марка электродов	Материал стержня по ГОСТ 2246-70	Ø, мм	Длина, мм	Условное обозначение
ЦЛ-11	Св-07Х19h20Б	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	200; 300; 350; 400; 450	Э-08Х20Н9Г2Б – ЦЛ-11 – Ø — ВД ГОСТ 9466-75 Е27 — Б20 ГОСТ 9467-75
ЦЛ-39	Св-08; Св-08А	2,5	300	Э-09Х1МФ – ЦЛ-39 –2,5 — ТД ГОСТ 9466-75 Е27 — Б20 ГОСТ 9467-75
ЦЛ-45	Св-08А; Св-08АА; Св-08ХМ; Св-08Х19Н10Б	3,0; 4,0; 5,0	350; 450	Э-09Х1МФ – ЦЛ-45–Ø- ТД ГОСТ 9466-75 Е27 — Б20 ГОСТ 9467-75

Химический состав наплавленного металла после его остывания имеет следующие основные показатели, указанные в 3 таблице.

Наименование элемента	Массовая доля в % для электродов, марки
	ЦЛ-11	ЦЛ-39	ЦЛ-45
Углерод	0,10	0,10	0,06 ÷ 0,12
Марганец	1,80	0,80	0,15 ÷ 0,40
Кремний	0,53	0,30	0,15 ÷ 0,40
Хром	20,8	1,10	0,8 ÷1,25
Никель	9,8	—	—
Ниобий	0,99	—	—
Ванадий	—	0,25	0,10 ÷ 0,30
Молибден	—	0,60	0,3 ÷0,70
Сера, не более	0,011	0,020	0,025
Фосфор, не более	0,02	0,25	0,03

Особенности выполнения сварочных работ

Чтобы получить качественно сваренный шов, который будет в процессе эксплуатации изделия или конструкции хорошо противостоять коррозионным процессам и выдерживать высокую температуру рабочей среды, необходимо придерживаться следующих рекомендаций: ЦЛ-11

Рисунок 2 — Электроды ЦЛ

готовить электроды к сварке. Они должны прокаливаться при температуре, указанной на упаковке (для каждой марки она своя). Влажность покрытия не должна превышать 0,5%;
следить за состоянием покрытия расходного материала. Оно должно быть без трещин, расслоений и загрязнений;

готовить кромки изделия к сварке. Они должны быть очищены и при необходимости прогреты до необходимой температуры. Указывается в технологическом процессе изготовления конструкции. При толщине свариваемых заготовок более 5-ти мм кромки должны разделываться. Вид разделки указывается в техпроцессе;
правильно подбирать режим сварки и термообработки. Сила сварочного тока, где будет осуществляться процесс соединения, выбирается с учетом диаметра расходного материала и положения, на его месте будет осуществляться сварочный процесс. Данные об этом указаны на упаковке и в сопроводительных документах. Температура предварительного, сопутствующего подогрева, а также условия остывания соединенной конструкции также указываются в техпроцессе;

осуществлять соединение деталей короткой дугой (2 ÷ 3 мм) на постоянном токе прямой полярности.

Обратите внимание! Прокалку электродов разрешается осуществлять не более 2-х раз. Сварка не выполняется в положении сверху вниз.

Более подробно об электродах ЦЛ-11 на видео:

Сварочные электроды ЦЛ-45, ЦЛ-39 и ЦЛ-11 обеспечивают качество трубопроводных и других конструкций, выполненных из жаропрочных сталей, содержащих в большом количестве молибден, никель, хром, ванадий, ниобий и другие тугоплавкие металлы. Это отличный выбор расходного материала, который гарантирует стойкость сварного шва к межкристаллитной коррозии, агрессивной среде и длительный срок эксплуатации любой конструкции.

основные характеристики, области применения, плюсы и минусы

Среди многообразия электродов выделяется ряд самых известных: УОНИ, ОК 46 и некоторые другие.

Нет сварщика, который не работал бы с ними или даже не слышал о них, что закономерно, так как именно эти марки электродов заслуженно считаются лучшими.

Если вы уже пользовались назваными сварочными материалами, то ваш выбор может остановиться на ЦЛ-11.

В помощь вам краткое описание преимуществ и характеристик указанной марки.

Содержание статьиПоказать

Описание

Электроды ЦЛ-11 используются для ручной дуговой сварки как коррозийно-стойких так и высоколегированных сталей. Первостепенно значимой характеристикой является основное покрытие электрода.

Устойчивые к коррозии швы, пластичные, с хорошим противостоянием к ударным нагрузкам и высокими эксплутационными свойствами получаются при использовании ЦЛ-11 с основным покрытием.

Полученные в процессе сварки соединения практически ювелирные, без трещин и металлических брызг.

Стержни подходят для сварки постоянным током в обратной полярности. Особенность ЦЛ-11 в том, что проводить сваривание можно в любом направлении, кроме вертикального хода сверху-вниз.

Эта марка выпускается не на всех предприятиях, но ЦЛ-11 есть в ассортименте «Лосиноостровского электродного завода» и имеют оптимальное соотношение цена-качество.

Электроды данной марки могут применяться при сварке особых конструкций из коррозийно-стойких металлов, к которым предъявляют повышенные требования к качеству и надежности швов.

Спецприменение

Основной вопрос, возникающий при выборе сварочных материалов для ответственных конструкций из особых типов сталей,- возможно ли варить нержавеющий металл. С электродами ЦЛ-11 ответ может быть только положительным.

Весь свое потенциал они раскрывают при сварке металлов, противостоящих агрессивной среде, высоким нагрузкам, нержавеющей стали.

Швы, формируемые при работе с этой моделью устойчивы к фосфатной и азотной кислотам, поэтому продукция широко используется в любой отрасли, от машиностроения до пищевой промышленности.

Заключение

Если качество сварочных швов действительно важно для вас, то вышеописанная марка — верный выбор.

Новичкам, конечно, будет несколько сложно в работе с этим видом электродов, им рекомендовано начинать с более простой маркой МР-3. А для профессионалов предпочтение очевидно – это ЦЛ-11.

В комментариях ниже вы можете поделиться своим опытом использования различных сварочных стержней. Возможно, кто-то уже работал с этой маркой и ваше мнение очень важно для авторов статьи, начинающих мастеров и настоящих знатоков сварочного дела.

Электроды ЦЛ 11: характеристики и особенности

Время чтения: 3 минуты

Существует множество марок электродов, которые всегда на слуху: МР-3, УОНИ, ОК 46 и так далее. О них слышал каждый первый сварщик и в работе применял каждый второй. Это не удивительно, ведь данные электроды хорошо себя зарекомендовали. Но что, если вы уже испробовали эти марки и хотите применить в работе что-то новое? Вашим выбором могут стать электроды ЦЛ 11.

В этой статье мы кратко расскажем, что собой представляет марка ЦЛ 11, какие у нее характеристики, преимущества и особенности.

Содержание статьи

Общая информация

Электроды ЦЛ-11 подходят для РДС сварки различных сталей: начиная от высоколегированных, заканчивая коррозийно-стойкими. У этих электродов основное покрытие, и это важная характеристика.

Благодаря основному покрытию и особому составу такие электроды позволяют сделать швы с отличными эксплуатационными свойствами. Шов получается устойчивым к коррозии, при этом пластичным и с высокой ударной вязкостью. При сварке редко образовываются горячие трещины, металл практически не разбрызгивается. Сами швы эстетически привлекательные и аккуратные.

Для наилучшего результата установите постоянный ток и обратную полярность. Варить можно в любом пространственном положении. Исключение: вертикальная сварка сверху-вниз.

Марка ЦЛ 11 изготавливается не на всех заводах. Но ее можно найти в ассортименте завода ЛЭЗ. Электроды ЛЭЗ ЦЛ 11 хорошего качества, стоят недорого и вполне справляются с поставленными задачами.

Основная отличительная особенность марки ЦЛ-11 — это возможность применения при сварке особо ответственных металлических конструкций. При этом в качестве основного металла могут использоваться коррозийно-стойкие материалы, которые должны противостоять коррозии. Обычно, к таким конструкциям предъявляют достаточного жесткие требования касаемо качества и надежности швов. И ЦЛ-11 способны выполнить все эти условия. Далее мы подробно расскажем, в каких случаях стоит применять электроды ЦЛ 11.

Применение

Итак, вы знаете, что маку ЦЛ-11 часто используют для сварки особых типов сталей и ответственных конструкций. Но этой информации недостаточно, чтобы сделать свой выбор. Насколько хороши эти электроды? Можно ли варить нержавейку?

Наш ответ: да. Это настоящие электроды по нержавейке. Они буквально созданы для сварки нержавеющих сталей. А еще они созданы для работы с металлами, которые должны противостоять агрессивной среде и высоким температурам. Именно при сварке таких металлов данные электроды раскрывают весь свой потенциал.

Читайте также: Особенности сварки нержавеющей стали

ЦЛ 11 способны формировать швы, устойчивые к азотной и фосфорной кислоте, поэтому их широко используют в промышленности. Начиная от пищевой индустрии, заканчивая ракето- и судостроением. Словом, их применение вполне оправданно и даже необходимо при работе с ответственными металлоконструкциями из особых сталей.

Вместо заключения

Сварочные электроды ЦЛ 11 — отличный выбор для тех, кому необходимо достойное качество швов при сварке стали. Используйте их, если уже имеете опыт сварки другими электродами. Если вы новичок, то рекомендуем вам использовать электрод МР-3. С ними вам будет проще работать. А ЦЛ 11 скорее для тех, кто уже испробовал различные марки и хочет попробовать что-то новое.

А какие электроды используете вы для сварки сталей? Может быть, вы уже использовали марку ЦЛ 11 в своей практике? Расскажите об этом в комментариях ниже. Ваш опыт будет полезен для начинающих мастеров. Желаем удачи в работе!

[Всего: 0 Средний: 0/5]

Электроды для сварки нержавеющей стали ЛЭЗ ЦЛ-11 d3 (5кг)

Сварочные электроды ЛЭЗ ЦЛ-11 d 3,0 (5кг)

ОАО «Лосиноостровский электродный завод» (г.Москва) – самое крупное предприятие Российской федерации по выпуску ОАО «Лосиноостровский электродный завод» (г.Москва) – самое крупное предприятие Российской федерации по выпуску сварочных электродов. Под маркой «ЛЭЗ» в стране продаётся 20% всех электродов. В 2006 году предприятие провело модернизацию, что позволило увеличить выпуск на 40% и окончательно закрепить лидерство на отечественном рынке. Предприятие имеет полный цикл производства, начиная от подготовки сырья до упаковки конечной продукции. Продукция завода признана такими авторитетными регистраторами, как Российский Морской Регистр, Гос. Службы технадзора Германии RWTUV, НАКС, Госатомнадзор РФ и другие.Предприятие сертифицировано по системе управления качеством ISO 9001:2000. ОАО «Лосиноостровский электродный завод» экспортирует продукцию в десятки стран мира.
Электроды ЦЛ-11 (точнее Э-08Х20Н9Г2Б-ЦЛ-11 по ГОСТ 9466-75 или Е-2005-Б20 по ГОСТ 10052-75) производства ОАО «ЛЭЗ» предназначены для сварки нержавеющих хромоникелевых сталей 12Х18Н9Т , 08Х18Н12Б, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т и ряда других аустенитных сплавов. Стойкий шов, образуемый электродами ЦЛ-11, не склонен к межкристаллитной коррозии. Он отличается очень высоким пределом прочности – 660 Мпа, но достаточно хрупок, его ударная вязкость всего 120 Дж/см2. Электроды ЦЛ-11 имеют основной тип обмазки и могут производить варку во всех сварочных положениях. Сварка электродами ЦЛ-11 ведется постоянным током обратной полярности. Сварные поверхности должны быть сухими и чистыми.
Электроды ЦЛ-11 чувствительны к превышению по сварочным токам, это может привести к перегреву стержня и изменению характера плавления покрытия, возможно даже отваливание кусков шовного материала. Рекомендуется варить максимально короткой сварочной дугой, во избежание вовлечения азота в состав наплавляемого металла. Электроды ЦЛ-11 следует прокаливать перед сваркой в течение часа при t= 190-210°С. Аналогами электродов ЛЭЗ ЦЛ-11 являются ESAB OK 61.85, Böhler FOX SAS 2-A, ОЗЛ-7«Спецэлектрод» и LINCOLN ELECTRIC марок Arosta 347 и Jungo 347.

Основные параметры
диаметр	3 мм
марка	ЦЧ-4
масса	5.00
назначение	по нержавейке
покрытие	основное
производитель	Лосиноостровский электродный завод
расход на 1 кг	1,7 кг
сертификация	НАКС
стандарт	AWS E347-15
страна	Россия

Таблица стандартных электродных потенциалов

Катод (восстановление) Полуреакция	Стандартный потенциал E ^° (вольт)
Li ⁺ (водн.) + E ^— -> Li (s)	-3,04
K ⁺ (водн.) + E ^— -> K (s)	-2,92
Ca ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Ca (s)	-2.76
Na ⁺ (водн.) + E ^— -> Na (s)	-2,71
Mg ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Mg (s)	-2,38
Al ³⁺ (водн.) + 3e ^— -> Al (s)	-1,66
2H ₂ O (л) + 2e ^— -> H ₂ (г) + 2OH ^— (водн.)	-0,83
Zn ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Zn (s)	-0.76
Cr ³⁺ (водн.) + 3e ^— -> Cr (s)	-0,74
Fe ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Fe (s)	-0,41
Cd ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Cd (s)	-0,40
Ni ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Ni (s)	-0,23
Sn ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Sn (s)	-0.14
Pb ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Pb (s)	-0,13
Fe ³⁺ (водн.) + 3e ^— -> Fe (s)	-0,04
2H ⁺ (водный) + 2e ^— -> H ₂ (г)	0,00
Sn ⁴⁺ (водн.) + 2e ^— -> Sn ²⁺ (водн.)	0,15
Cu ²⁺ (водн.) + E ^— -> Cu ⁺ (водн.)	0.16
ClO ₄ ^— (водн.) + H ₂ O (л) + 2e ^— -> ClO ₃ ^— (водн.) + 2OH ^— (водн.)	0,17
AgCl (s) + e ^— -> Ag (s) + Cl ^— (водн.)	0,22
Cu ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Cu (s)	0,34
ClO ₃ ^— (водн.) + H ₂ O (л) + 2e ^— -> ClO ₂ ^— (водн.) + 2OH ^— (водн.)	0.35
IO ^— (водн.) + H ₂ O (l) + 2e ^— -> I ^— (водн.) + 2OH ^— (водн.)	0,49
Cu ⁺ (водн.) + E ^— -> Cu (s)	0,52
I ₂ (с) + 2e ^— -> 2I ^— (водн.)	0,54
ClO ₂ ^— (водн.) + H ₂ O (л) + 2e ^— -> ClO ^— (водн.) + 2OH ^— (водн.)	0.59
Fe ³⁺ (водн.) + E ^— -> Fe ²⁺ (водн.)	0,77
Hg ₂ ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> 2Hg (л)	0.80
Ag ⁺ (водн.) + E ^— -> Ag (s)	0,80
Hg ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Hg (л)	0,85
ClO ^— (водн.) + H ₂ O (л) + 2e ^— -> Cl ^— (водн.) + 2OH ^— (водн.)	0.90
2Hg ²⁺ (водн.) + 2e ^— -> Hg ₂ ²⁺ (водн.)	0.90
NO ₃ ^— (вод.) + 4H ⁺ (вод.) + 3e ^— -> NO (г) + 2H ₂ O (л)	0,96
Br ₂ (л) + 2e ^— -> 2Br ^— (водн.)	1.07
O ₂ (г) + 4H ⁺ (водн.) + 4e ^— -> 2H ₂ O (л)	1.23
Cr ₂ O ₇ ^2- (водн.) + 14H ⁺ (водн.) + 6e ^— -> 2Cr ³⁺ (водн.) + 7H ₂ O (л)	1,33
Cl ₂ (г) + 2e ^— -> 2Cl ^— (водн.)	1,36
Ce ⁴⁺ (водн.) + E ^— -> Ce ³⁺ (водн.)	1,44
MnO ₄ ^— (водн.) + 8H ⁺ (водн.) + 5e ^— -> Mn ²⁺ (водн.) + 4H ₂ O (л)	1.49
H ₂ O ₂ (вод.) + 2H ⁺ (вод.) + 2e ^— -> 2H ₂ O (л)	1,78
Co ³⁺ (водн.) + E ^— -> Co ²⁺ (водн.)	1,82
S ₂ O ₈ ^2- (водн.) + 2e ^— -> 2SO ₄ ^2- (водн.)	2,01
O ₃ (г) + 2H ⁺ (водн.) + 2e ^— -> O ₂ (г) + H ₂ O (л)	2.07
F ₂ (г) + 2e ^— -> 2F ^— (водн.)	2,87

16.2: Гальванические элементы и электроды

Физически невозможно измерить разность потенциалов между куском металла и раствором, в который он погружен. Однако мы можем измерить разности между потенциалами двух электродов, погруженных в один и тот же раствор, или, что более полезно, находятся в двух разных растворах. В последнем случае каждая пара электрод-раствор представляет собой окислительно-восстановительную полуэлемент , и мы измеряем сумму двух потенциалов полуэлементов .

Это устройство называется гальваническим элементом . Типичная ячейка может состоять из двух кусков металла, цинка и меди, каждый из которых погружен в раствор, содержащий растворенную соль соответствующего металла. Два раствора разделены пористым барьером, который предотвращает их быстрое смешивание, но позволяет ионам диффундировать через них.

Если мы соединим цинк и медь с помощью металлического проводника, избыточные электроны, которые остаются, когда ионы Zn ² ⁺ выходят из цинка в левой ячейке, смогут проходить через внешнюю цепь и в правую. электрод, где они могут быть доставлены к ионам Cu ² ⁺, которые становятся «разряженными», то есть превращаются в атомы Cu на поверхности медного электрода.{2+} + Cu _ {(s)} \]

, но на этот раз стадии окисления и восстановления (полуреакции) проходят в разных местах:

левый электрод:	Zn (т) → Zn ² ⁺ + 2 e ^—	окисление
электрод правый:	Cu ² ⁺ + 2 e ^— → Cu (s)	уменьшение

Электрохимические ячейки позволяют измерять и контролировать окислительно-восстановительную реакцию

Реакцию можно запускать и останавливать, подсоединяя или отсоединяя два электрода.Если мы разместим в цепи переменное сопротивление, мы даже сможем контролировать скорость чистой реакции ячейки, просто повернув ручку. Подключив батарею или другой источник тока к двум электродам, мы можем заставить реакцию протекать в несамопроизвольном или обратном направлении. Поместив амперметр во внешнюю цепь, мы можем измерить количество электрического заряда, проходящего через электроды, и, таким образом, количество молей реагентов, которые превращаются в продукты в реакции ячейки.

Электрический заряд q измеряется в кулонах. Количество заряда, переносимого одним мольом электронов, известно как Фарадея , которое мы обозначаем F . Тщательные эксперименты показали, что 1 F = 96467 C. Для большинства целей вы можете просто использовать 96 500 кулонов в качестве значения фарадея. Когда мы измеряем электрический ток, мы измеряем скорость, с которой электрический заряд переносится по цепи. Ток в один ампер соответствует потоку в один кулон в секунду.

Транспортировка заряда в ячейке

Для работы ячейки не только должна быть внешняя электрическая цепь между двумя электродами, но и два электролита (растворы) должны находиться в контакте. Необходимость в этом можно понять, рассмотрев, что произошло бы, если бы два решения были физически разделены. Положительный заряд (в форме Zn ² ⁺) добавляется к электролиту в левом отсеке и удаляется (как Cu ² ⁺) с правой стороны, в результате чего раствор контактирует с цинком. получить чистый положительный заряд, в то время как чистый отрицательный заряд будет накапливаться в растворе на медной стороне элемента.Эти нарушения электронейтральности затруднят (потребуют дополнительной работы) введение дополнительных ионов Zn ² ⁺ в положительно заряженный электролит или попадание электронов в правый отсек, где они необходимы для восстановления Cu ² ⁺ ионов, таким образом эффективно останавливая реакцию только после того, как произошло химически незначительное количество.

Чтобы поддерживать реакцию ячейки, заряд, переносимый электронами через внешнюю цепь, должен сопровождаться компенсирующим переносом ионов между двумя ячейками.Это означает, что мы должны предоставить ионам путь для перемещения непосредственно из одной ячейки в другую. Этот ионный перенос включает не только электроактивные частицы Cu ² ⁺ и Zn ² ⁺, но также противоионы , которые в этом примере являются нитратами, NO ₃ ^—. Таким образом, избыток Cu ² ⁺ в левом отсеке может быть уменьшен за счет дрейфа этих ионов в правую сторону или в равной степени за счет диффузии нитрат-ионов влево.Более подробные исследования показывают, что оба процесса происходят, и что относительное количество заряда, переносимого через раствор положительными и отрицательными ионами, зависит от их относительных подвижностей , которые выражают скорость, с которой ионы могут проходить через раствор. , Поскольку отрицательные ионы имеют тенденцию быть больше, чем положительные ионы, последние имеют более высокую подвижность и несут большую долю заряда.

В простейших ячейках барьером между двумя растворами может быть пористая мембрана, но для точных измерений используется более сложное устройство, известное как солевой мостик .Солевой мостик состоит из промежуточного отсека, заполненного концентрированным раствором KCl и снабженного пористыми барьерами на каждом конце. Цель солевого мостика — минимизировать естественную разность потенциалов, известную как потенциал перехода , которая возникает (как упоминалось в предыдущем разделе), когда любые две фазы (например, два раствора) находятся в контакте. Эта разность потенциалов будет сочетаться с двумя потенциалами полуэлементов, что внесет некоторую неопределенность в любое измерение потенциала ячейки.С солевым мостиком у нас есть два потенциала жидкого перехода вместо одного, но они имеют тенденцию нейтрализовать друг друга.

Условные обозначения при описании ячеек

Чтобы упростить описание данной электрохимической ячейки, приняты специальные символические обозначения. В этих обозначениях ячейка, которую мы описали выше, будет иметь номер

Zn (s) | Zn ² ⁺ (водн.) || Cu ² ⁺ (водн.) | Cu (т)

Есть несколько других соглашений, касающихся обозначения ячеек и номенклатуры, которые вы должны знать:

Анод — это место окисления, а катод — место восстановления.В реальной ячейке идентичность электродов зависит от направления, в котором происходит суммарная реакция ячейки.
Если электроны текут от левого электрода к правому электроду (как показано в обозначении ячейки выше), когда ячейка работает в самопроизвольном направлении, потенциал правого электрода будет выше, чем у левого электрода, и потенциал ячейки будет будь позитивным.
«Обычный ток» — от положительного к отрицательному, что противоположно направлению потока электронов.Это означает, что если электроны текут от левого электрода вправо, гальванометр, помещенный во внешнюю цепь, будет указывать на ток, протекающий справа налево.

Электроды и электродные реакции

Реакция электрода относится к общему процессу окисления или восстановления, который имеет место на электроде. Эта реакция может происходить на одной стадии переноса электрона или в виде последовательности из двух или более стадий. Вещества, которые получают и теряют электроны, называются электроактивными частицами.

Рис.4: Перенос электрона на аноде

Этот процесс происходит в очень тонкой межфазной области на поверхности электрода и включает квантово-механическое туннелирование электронов между электродом и электроактивными частицами. Работа, необходимая для смещения молекул H ₂ O в гидратных сферах ионов, составляет часть энергии активации процесса.

В примере ячейки Zn / Cu, которую мы использовали, электродная реакция включает металл и его гидратированный катион; мы называем такие электроды ионно-металлическими электродами.{3} + \). Если ни один из электроактивных частиц не является металлом, какой-либо другой металл должен служить каналом для подачи или удаления электронов из системы. Чтобы избежать осложнений, которые могут возникнуть в результате электродных реакций с участием этого металла, обычно используется относительно инертное вещество, такое как платина. Такая половина ячейки будет представлена как

Pt (s) | Fe ³ ⁺ (водн.) , Fe ² ⁺ (водн.) || …

, а реакция полуячейки будет

\ [Fe ^ {2 +} (водн.) \ Rightarrow Fe ^ {3+} (водн.) + E ^ — \]

Реакция происходит на поверхности электрода (рис. 4 выше).Электроактивный ион диффундирует к поверхности электрода и адсорбируется (прикрепляется) к ней за счет ван-дер-ваальсовых и кулоновских сил. При этом воды гидратации, которые обычно связаны с любыми ионными частицами, должны быть вытеснены. Этот процесс всегда эндотермический, иногда до такой степени, что только небольшая часть ионов может контактировать с поверхностью достаточно близко, чтобы претерпеть перенос электрона, и реакция будет медленной. Фактический перенос электрона происходит посредством квантово-механического туннелирования.- (водн.) | AgCl (ы) | Ag (s) \]

Хотя полезность такого электрода не может быть очевидна сразу, этот вид электродов находит очень широкое применение в электрохимических измерениях, как мы увидим позже.

Электроды сравнения

В большинстве электрохимических экспериментов наш интерес сосредоточен только на одной из электродных реакций. Поскольку все измерения должны проводиться на полной ячейке с двумя системами электродов, на практике обычно используют электрод сравнения в качестве другой половины ячейки.Основные требования к электроду сравнения состоят в том, чтобы его было легко подготовить и обслуживать, а его потенциал был стабильным. Последнее требование по существу означает, что концентрация любых ионных частиц, участвующих в электродной реакции, должна поддерживаться на фиксированном уровне. Наиболее распространенный способ добиться этого — использовать электродную реакцию с участием насыщенного раствора нерастворимой соли иона. Одна такая система, хлорсеребряный электрод, уже упоминалась:

\ [Ag | AgCl (ы) | Cl ^ — (водн.) || ,- \]

Этот электрод обычно представляет собой кусок серебряной проволоки, покрытой AgCl. Покрытие наносится путем изготовления анода из серебра в электролитической ячейке, содержащей HCl; ионы Ag ⁺ соединяются с ионами Cl ^— так же быстро, как они образуются на поверхности серебра.

Другой распространенный электрод сравнения — каломельный электрод ; Каломель — это общее название хлорида ртути (I). Такая половина ячейки будет представлена как

\ [Hg | Hg ^ {2 +} (водн.) | KCl || ,- \]

Потенциалы обоих этих электродов были очень точно определены относительно водородного электрода. Последний редко используется в рутинных электрохимических измерениях, потому что его труднее подготовить; поверхность платины должна быть подвергнута специальной обработке предварительным электролизом. Также существует потребность в подаче газообразного водорода, что делает его несколько громоздким и опасным.

Резюме и дополнительные примечания

Убедитесь, что вы полностью понимаете следующие важные идеи, которые были представлены выше.Особенно важно знать точное значение всех выделенных терминов в контексте этой темы.

Гальванический элемент (иногда более уместно именуемый гальваническим элементом ) состоит из двух полуэлементов , соединенных солевым мостом или каким-либо другим путем, который позволяет ионам проходить между двумя сторонами для поддержания электронейтральность .
Обычный способ представления электрохимической ячейки любого типа состоит в том, чтобы записать половину реакции окисления слева и восстановление справа.Таким образом, для реакции

Zn (с) + Cu ² ⁺ → Zn ² ⁺ + Cu (с)

пишем

Zn (s) | Zn ² ⁺ (водн.) || Cu ² ⁺ (водн.) | Cu (т)

, в котором отдельные вертикальные полосы представляют фазовых границ . Двойная полоса обозначает границу жидкость-жидкость , которая в лабораторных ячейках состоит из солевого мостика или ионопроницаемого барьера.Если бы чистая реакция ячейки была записана в обратном порядке, обозначение ячейки стало бы

Cu (s) | Cu ² ⁺ (водн.) || Zn ²⁺ (водн.) | Zn (т)

Помните: процесс извлечения R всегда отображается на R рейс .

энергии активации

₂

Ячейки электролитические

Электролитический Ячейки

Гальванические элементы используют спонтанную химическую реакцию для запуска электрический ток через внешнюю цепь. Эти клетки важны, потому что они являются основой для батарей, современное общество. Но они не единственный вид электрохимического клетка. Также возможно построить ячейку, которая работает на химическую систему, пропуская электрический ток через система.Эти ячейки называются электролитическими ячейками . Электролиз используется для запуска окислительно-восстановительной реакции в направление, в котором это не происходит спонтанно.

Электролиз Расплавленный NaCl

Идеализированная ячейка для электролиза хлорида натрия показано на рисунке ниже. Источником постоянного тока является подключен к паре инертных электродов, погруженных в расплавленный натрий хлористый. Поскольку соль нагревается до плавления, Na ⁺ ионы текут к отрицательному электроду, и Cl ^— ионы текут к положительному электроду.

Когда ионы Na ⁺ сталкиваются с отрицательным электродом, батарея имеет достаточно большой потенциал, чтобы заставить эти ионы собирать электроны с образованием металлического натрия.

Отрицательный электрод (катод) :

Na ⁺ + e ^— Na

Cl ^{— ионы}, которые сталкиваются с положительным электродом окисляются до газа Cl ₂, который при этом выделяется электрод.

Положительный электрод (анод) :

2 класса ^— Класс ₂ + 2 и ^—

Чистый эффект от прохождения электрического тока через расплав соли в этой ячейке должен разложить хлорид натрия на его элементы, металлический натрий и газообразный хлор.

Электролиз NaCl :
	Катод (-):	Na ⁺ + e ^— Na
	Анод (+):	2 класса ^— Класс ₂ + 2 и ^—

Потенциал, необходимый для окисления ионов Cl ^— до Cl ₂ равно -1.36 вольт и потенциал, необходимый для восстановления Na ⁺ ионов к металлическому натрию составляет -2,71 вольт. Аккумулятор, используемый для вождения поэтому эта реакция должна иметь потенциал не менее 4,07 вольт.

Этот пример объясняет, почему процесс называется электролиз . Суффикс — lysis происходит от греческого корня, означающего ослабить или разделить. Электролиз буквально использует электрический current, чтобы разбить соединение на элементы.

	электролиз
2 NaCl ( л )		2 Na ( л ) + Cl ₂ ( г )

Этот пример также иллюстрирует разницу между гальваническими ячейки и электролитические ячейки.Гальванические элементы используют данную энергию отключается в спонтанной реакции на выполнение работы с электричеством. электролитический клетки используют электрическую работу в качестве источника энергии, чтобы управлять реакция в обратном направлении.

Пунктирная вертикальная линия в центре рисунка выше представляет собой диафрагму, удерживающую производимый газ Cl ₂ на аноде от контакта с металлическим натрием генерируется на катоде. Функция этой диафрагмы может быть понять, обратившись к более реалистичному изображению Показана коммерческая ячейка Дауна, используемая для электролиза хлорида натрия на рисунке ниже.

Газообразный хлор, образующийся на графитовом аноде, вставленном в дно этой ячейки пузырится сквозь расплавленный натрий хлорид в воронку наверху ячейки. Натрий металлический, который формы на катоде всплывают через расплав хлорида натрия в натрий-собирающее кольцо, из которого периодически сливают. Диафрагма, разделяющая два электрода, представляет собой экран из железной сетки, предотвращающий взрывную реакцию, произошло бы, если бы продукты реакции электролиза попали в контакт.

Сырье для ячейки Даунса представляет собой смесь 3: 2 по массе CaCl ₂ и NaCl. Эта смесь используется, потому что она имеет температура плавления 580 ^o C, тогда как чистый хлорид натрия должен быть нагрет до температуры более 800 ^o C перед тем, как расплавиться.

Электролиз водного NaCl

На рисунке ниже показан идеализированный чертеж ячейки, в которой водный раствор хлорида натрия подвергается электролизу.

И снова ионы Na ⁺ мигрируют в сторону отрицательный электрод и ионы Cl ^— мигрируют в сторону положительный электрод. Но теперь есть два вещества, которые можно восстановленные на катоде: ионы Na ⁺ и молекулы воды.

Катод (-):
	Na ⁺ + e ^— Na	E ^o _{красный} = -2.71 В
	2 H ₂ O + 2 e ^— Н ₂ + 2 ОН ^—	E ^o _{красный} = -0,83 В

Потому что восстановить воду намного легче, чем Na ⁺ ионов, единственным продуктом, образующимся на катоде, является газообразный водород.

Катод (-):

2 H ₂ O ( l ) + 2 e ^— H ₂ ( г ) + 2 OH ^— ( водн. )

Есть также два вещества, которые могут окисляться при анод: ионы Cl ^— и молекулы воды.

Анод (+):
	2 класса ^— Класс ₂ + 2 и ^—	E ^o _ox = -1,36 В
	2 H ₂ O O ₂ + 4 H ⁺ + 4 e ^—	E ^o _вол = -1.23 В

Потенциалы стандартного состояния для этих полуреакций таковы близко друг к другу, что мы могли бы ожидать увидеть смесь Cl ₂ и O ₂ собирают газ на аноде. На практике единственный продуктом этой реакции является Cl ₂.

Анод (+):

2 класса ^— Класс ₂ + 2 и ^—

На первый взгляд кажется, что окислить воду проще ( E ^o _ox = -1.23 вольт), чем ионы Cl ^— ( E ^o _ox = -1,36 вольт). Однако стоит отметить, что ячейка никогда не позволял достичь стандартных условий. Решение обычно 25% NaCl по массе, что значительно снижает потенциал, необходимый для окисления иона Cl ^—. PH ячейка также держится очень высоко, что снижает окисление потенциал для воды. Решающим фактором является явление, известное как перенапряжение , то есть дополнительное напряжение, которое должно быть применяется к реакции, чтобы вызвать ее со скоростью, с которой она произошло бы в идеальной системе.

В идеальных условиях потенциал 1,23 В является большим достаточно, чтобы окислить воду до газа O ₂. Под реальным условиях, однако может потребоваться гораздо большее напряжение для инициировать эту реакцию. (Перенапряжение при окислении воды может достигать 1 В.) Тщательно выбирая электрод для максимального увеличения перенапряжения при окислении воды а затем тщательно контролируя потенциал, при котором ячейка работает, мы можем гарантировать, что в этом реакция.

Таким образом, электролиз водных растворов натрия хлорид не дает таких же продуктов, как электролиз расплава натрия хлорид. Электролиз расплавленного NaCl разлагает это составить его элементы.

	электролиз
2 NaCl ( л )		2 Na ( л ) + Cl ₂ ( г )

Электролиз водных растворов NaCl дает смесь водород и газообразный хлор и водный гидроксид натрия решение.

	электролиз
2 NaCl ( водн. ) + 2 H ₂ O ( л )		2 Na ⁺ ( водн. ) + 2 OH ^— ( водн. ) + H ₂ ( г ) + Cl ₂ ( г )

Потому что потребность в хлоре намного превышает потребность для натрия электролиз водного хлорида натрия является более важный процесс с коммерческой точки зрения.Электролиз водного NaCl Решение имеет два других преимущества. Производит газ H ₂. у катода, который можно собирать и продавать. Он также производит NaOH, который можно слить из нижней части электролитической сотовый и продан.

Пунктирная вертикальная линия на рисунке выше представляет диафрагма, предотвращающая образование Cl ₂ на аноде в этой ячейке от контакта с NaOH, который накапливается на катоде.Когда эта диафрагма снимается с ячейка, продукты электролиза водного натрия хлорида реагируют с образованием гипохлорита натрия, который является первым шаг в приготовлении гипохлоритных отбеливателей, таких как Chlorox.

Класс ₂ ( г ) + 2 OH ^— ( водн. ) Cl ^— ( водн. ) + OCl ^— ( водн. ) + H ₂ O ( л )

Электролиз воды

Стандартный аппарат для электролиза воды показан на рисунок ниже.

	электролиз
2 H ₂ O ( л )		2 H ₂ ( г ) + O ₂ ( г)

Пара инертных электродов заделана на противоположных концах контейнер, предназначенный для сбора H ₂ и O ₂ газ выделяется в этой реакции.Затем электроды подключаются к батарее или другому источнику электрического тока.

Сама по себе вода — очень плохой проводник электричества. Мы поэтому добавьте в воду электролит, чтобы получить ионы, которые могут протекает через раствор, завершая тем самым электрическую цепи. Электролит должен быть растворим в воде. Следует также быть относительно недорогим. Самое главное, он должен содержать ионы которые сложнее окислить или восстановить, чем вода.

2 H ₂ O + 2 e ^— Н ₂ + 2 ОН ^—			E ^o _{красный} = -0.83 В
2 H ₂ O O ₂ + 4 H ⁺ + 4 e ^—			E ^o _ox = -1,23 В

Следующие катионы восстановить труднее, чем вода: Li ⁺, Rb ⁺, K ⁺, CS ⁺, Ba ²⁺, Sr ²⁺, Ca ²⁺, Na ⁺ и Mg ²⁺.Два из этих катионов являются более вероятными кандидатами, чем другие потому что они образуют недорогие растворимые соли: Na ⁺ и К ⁺.

Ион SO ₄ ^2- может быть лучшим анионом для использовать, потому что это самый трудный для окисления анион. потенциал окисления этого иона до пероксидисульфат-иона равен -2,05 вольт.

2 СО ₄ ^2- S ₂ O ₈ ^2- + 2 e ^—

E ^o _вол = -2.05 В

В водном растворе Na ₂ SO ₄ или K ₂ SO ₄ подвергается электролизу в аппарате как показано на рисунке выше, H ₂ газ собирается на одном электрод и газ O ₂ собирается на другом.

Что было бы, если бы мы добавили такой индикатор, как бромтимол синий к этому аппарату? Бромтимоловый синий желтеет в кислой среде. растворы (pH <6) и синий цвет в щелочных растворах (pH> 7.6). Согласно уравнениям двух полуреакций индикатор должен стать желтым на аноде и синим на катод.

Катод (-):			2 H ₂ O + 2 e ^— Н ₂ + 2 ОН ^—
Анод (+):			2 H ₂ O O ₂ + 4 H ⁺ + 4 e ^—

Закон Фарадея

Закон электролиза Фарадея можно сформулировать следующим образом. количество вещества, потребляемого или производимого на одном из электродов в электролитической ячейке прямо пропорционально количество электричества, которое проходит через ячейку.

Чтобы использовать закон Фарадея, мы должны признать соотношение между током, временем и количеством электрического заряд, протекающий по цепи. По определению один кулон заряда передается, когда в течение 1 секунды протекает ток 1 А.

1 C = 1 ампер-с

Пример: Чтобы проиллюстрировать, как можно использовать закон Фарадея, давайте рассчитайте количество граммов металлического натрия, которое образуется при катод при 10.Через расплавленный натрия хлорид в течение 4.00 часов.

Начнем с расчета количества электрического заряда, который протекает через ячейку.

Прежде чем мы сможем использовать эту информацию, нам нужен мост между эта макроскопическая величина и явление, происходящее на атомный масштаб. Этот мост представлен постоянной Фарадея, который описывает количество кулонов заряда, которое несет моль электронов.

Таким образом, число молей электронов, перенесенных при 144000 кулонов электрического заряда, протекающего через ячейку, могут быть рассчитывается следующим образом.

Согласно полученному уравнению реакции происходит на катоде этой ячейки, мы получаем один моль натрия за каждый моль электронов.