تطبيقات الجوانب الكمية للتحليل الكهربائي

في النص الجوانب الكمية للتحليل الكهربائي، لقد رأيت بعض العلاقات الرياضية التي تم إنشاؤها بين الكميات المتضمنة في عملية التحليل الكهربائي ، مثل التيار الكهربائي (i) ، وكمية الشحنة الكهربائية (Q) اللازمة لحدوث العملية والوقت (t) الذي تؤدي. كما تم اكتشاف كمية الشحنة الكهربائية التي يتم نقلها عندما يكون هناك مول واحد من الإلكترونات أو وفقًا لثابت أفوجادرو 6.02. 10²³ الإلكترونات.

باختصار ، العلاقات هي:

الآن فيما يلي ثلاثة أمثلة لكيفية استخدام هذه المعلومات لحل مشاكل الكيمياء الكهربية العملية. من المهم ملاحظة أننا هنا نستخدم القيمة 96486 C. ومع ذلك ، في معظم الأدبيات الكيميائية ، يتم استخدام القيمة المقربة 96500 درجة مئوية.

المثال الأول: ضع في اعتبارك الطلاء الكهربائي الذي تم طلاء جزء منه بالفضة. في نهاية هذه العملية الإلكتروليتية ، كمية الشحنة المستخدمة للأيونات Ag⁺ إذا خفضوا Ag كان 0.05 فارادي مع العلم أن الكتلة المولية للفضة تساوي 108 جم / مول ، قل كم كانت كتلة الفضة المودعة في هذه العملية؟

القرار:

اي جي⁺ _(هنا) + و- → حج_(س)
↓ ↓
1 مول ه -1 مول
↓ ↓
1 فاراداي 108 جم
0.05 م
م = 5.4 جم

المثال الثاني:

 لنفترض أننا نجري التحليل الكهربائي لمحلول مائي من كبريتات النيكل (NiSO₄) ، تطبيق تيار كهربائي يساوي 0.10 أ لمدة 386 ثانية. كم ستكون كتلة النيكل التي سيتم الحصول عليها عند الكاثود؟ (يُعطى: الكتلة المولية لـ Ni = 58.7 جم / مول)

القرار:

ني²⁺  + 2e- → ني_(س)
↓ ↓
2 مول e-1 مول
↓ ↓
2 (96486 ج) 58.7 جم

لإنشاء علاقة بقاعدة الثلاثة وإيجاد الكتلة التي تكونت في هذه الحالة ، نحتاج أولاً إلى إيجاد مقدار الشحنة الكهربائية (Q):

س = أنا. ر
س = 0.10. 386
س = 38.6 ج

اذا لدينا:

2 (96486 ج) 58.7 جم
38.6 سم
م = 2265.82 ج. ز
192972 ج
م = 0.01174 جم أو 11.74 مجم

المثال الثالث: لدينا ثلاثة أحواض إلكتروليتية متصلة على التوالي وتخضع لتيار يبلغ 5 أ لمدة 32 دقيقة و 10 ثوانٍ. في ضريبة القيمة المضافة الأولى ، لدينا محلول CuSO₄; في الثانية ، لدينا محلول FeCl_3; وفي الثالث ، لدينا حل AgNO₃. حدد كتل كل من المعادن المودعة على أقطاب الآبار الثلاثة. (الكتل المولية: النحاس = 63.5 جم / مول ، الحديد = 56 جم / مول ، Ag = 108 جم / مول).

القرار:

أولاً ، دعنا نمرر قيمة الوقت إلى الثواني:

دقيقة واحدة و 60 ثانية
32 دقيقة ر
ر = 1920 + 10 ثوان = 1930 ثانية

باستخدام هذه البيانات ، يمكننا تحديد كمية الشحنة الكهربائية س:

س = أنا. ر
س = 5. 1930
س = 9650 ج

الآن ، نستخدم قواعد من ثلاثة لكل من التفاعلات النصفية التي تحدث في الأحواض الثلاثة لمعرفة الكتل ذات الصلة للمعادن المودعة:

كوبا الأولى: كوبا الثانية: كوبا الثالثة:

الحمار²⁺  + 2e- → نحاس_(س) إيمان³⁺ _(هنا) + 3 و- → Fe_(س) اي جي⁺ _(هنا) + و- → حج_(س)
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2 مول e-1 مول 3 مول e- 1 مول 1 مول e-1 مول
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2. (96486 ج) 63.5 جرام 3. (96486 ج) 56 جم 96486 ج 108 جم
9650 س م 9650 س م 9650 م
م ≈ 3.175 جم من النحاس_(س)م ≈ 1.867 جم من الحديد_(س)م = 10.8 جم من Ag_(س)

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aplicacoes-dos-aspectos-quantitativos-eletrolise.htm