تتم دراسة التحليل الكهربائي بشكل عام في الكيمياء الكهربائية كنظام يحتوي على وعاء أو خلية إلكتروليتية (وعاء) مع مادة سائلة أو في محلول ، حيث يتم غمر قطبين كهربائيين (القطب السالب أو القطب السالب والأنود أو القطب إيجابي). يتم توصيل هذه الأقطاب الكهربائية بمولد (خلية أو بطارية) والذي ، عند تشغيله ، يوصل الكهرباء من a قطب كهربائي إلى آخر من خلال السائل ، مما يتسبب في تفاعلات اختزال الأكسدة التي تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيمياء.
ومع ذلك ، عندما يتم تطبيق التحليل الكهربائي في الصناعات ، فإنه من الناحية العملية ليس مجرد خلية كهروكيميائية ذات قطبين ؛ بل بالأحرى عدة دبابات ضخمة متصلة على التوالي ، كما هو موضح في الصورة الافتتاحية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام مولد واحد بسعة كافية لخدمة كل هذه الخزانات ، لأنه إذا تم استخدام مولد لكل خزان ، فإن الخسارة الاقتصادية ستجعل الإنتاج غير ممكن صناعي.
في النص الجوانب الكمية للتحليل الكهربائي تبين أنه عن طريق صيغة الشحنة الكهربائية (Q = i. ر) ومن خلال علاقة ثابت فاراداي (96500 درجة مئوية) مع الكتل المولية للمواد وبأنصاف التفاعلات متوازنة كاثودية وأنوديك ، من الممكن تحديد كتلة المادة التي تم تحويلها أو الحصول عليها في وعاء. كهربائيا.
يمكن القيام بذلك أيضًا في حالة التحليل الكهربائي المتسلسل. لكن هناك عاملين يجب مراعاتهما:
1. نظرًا لأن المولد هو واحد لجميع الخلايا الإلكتروليتية ، فإن الوقت (t) وشدة التيار الكهربائي (i) سيكونان متماثلين لجميع الخلايا. لذلك، ستكون الشحنة الكهربائية (Q) هي نفسها أيضًا لجميع الخلايا ؛
2. ستكون الكتلة التي تم الحصول عليها أو تحويلها في كل خلية مختلفة، لأن المواد الموجودة في كل منها متميزة. هذا بسبب ، على سبيل المثال ، Zn ion2+ يتطلب ضعف عدد الإلكترونات مثل Ag ion1+. يمكن حساب هذه الكتل باستخدام قواعد من ثلاثة أو مباشرة باستخدام الصيغة أدناه:
م = __ م. س _
ف. 96500
على ماذا:
M = الكتلة المولية لكل مادة ؛
س = الشحنة الكهربائية للنظام ؛
q = رسوم الأيونات ، على سبيل المثال إذا كانت الأيونات Ag1+، قيمة q ستكون 1.
شاهد مثالاً على كيفية إجراء هذا النوع من الحساب:
مثال: توجد ثلاث أحواض إلكتروليتية متصلة في سلسلة ، كل منها يحتوي على AgNO3، CuSO4 و ZnCℓ2. مع العلم أنه قد تم إيداع 108 جرام من الفضة المعدنية في الحاوية الأولى ، يمكن استنتاج أنه تم أيضًا إيداع ما يلي:
أ) 31.75 جرام من النحاس المعدني.
ب) 65.4 جرام من الزنك المعدني.
ج) 63.5 جرام من النحاس المعدني.
د) 108 جرام من النحاس المعدني.
ه) 108 غ من الزنك المعدني.
(الكتل الذرية: Ag = 108 ؛ النحاس = 63.5 ؛ Zn = 65.4).
القرار:
من الكتلة الموجودة في أول خلية إلكتروليتية ، يمكننا اكتشاف الشحنة الكهربائية للنظام ، والتي هي نفسها لجميع الخزانات:
اي جي+ + 1 هـ-→ حج
↓ ↓
1 مول 1 مول
1 مول. 96500 C 108 جم (الكتلة المولية)
س 108 جم (الكتلة المكتسبة)
س = 96500 ج
مع وجود هذه القيمة في متناول اليد ، يمكننا اكتشاف كتل المعادن الأخرى. يمكن القيام بذلك من خلال قاعدة الثلاثة أو الصيغة التي تم تقديمها سابقًا:
- بقاعدة الثلاثة:
الوعاء الإلكتروليتي الثاني: الوعاء الإلكتروليتي الثالث:
الحمار2+ + 2 هـ-→ النحاس الزنك+2 + 2 هـ-→ زد
↓ ↓ ↓ ↓
2 مول 1 مول 2 مول 1 مول
2. 96500 ج 63.5 جم 2. 96500 ج 65.4 جم
96500 سمالحمار 96500 سمZn
مالحمار = 31.75 جراممZn = 32.7 جرام
- بالصيغة: م = __ م. س _
ف. 96500
الوعاء الإلكتروليتي الثاني: الوعاء الإلكتروليتي الثالث:
مالحمار = (63,5). (96500) مZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
مالحمار = 31.75 جراممZn = 32.7 جرام
لذلك ، البديل الصحيح هو الحرف "أ".
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm
