Sériová elektrolýza. Výpočty v sériové elektrolýze

Elektrolýza se v elektrochemii obecně studuje jako systém, který obsahuje nádrž nebo elektrolytický článek (nádobu) s kapalnou látkou nebo v roztoku, ve kterém jsou ponořeny dvě elektrody (katoda nebo záporný pól a anoda nebo pól pozitivní). Takové elektrody jsou připojeny ke generátoru (článku nebo baterii), který po zapnutí vede elektřinu z a elektrodou přes kapalinu, což způsobuje oxidačně-redukční reakce, které transformují elektrickou energii na energii chemie.

Pokud se však v průmyslových odvětvích používá elektrolýza, v praxi to není jen elektrochemický článek se dvěma elektrodami; ale spíše několik obrovských tanků zapojených do série, jak ukazuje úvodní obrázek. Kromě toho se k údržbě všech těchto nádrží používá pouze jeden generátor s dostatečnou kapacitou, protože pokud by byl pro každou nádrž použit generátor, ekonomická ztráta by znemožnila výrobu průmyslový.

V textu Kvantitativní aspekty elektrolýzy bylo prokázáno, že pomocí vzorce elektrického náboje (Q = i. t) a prostřednictvím vztahu Faradayovy konstanty (96500 C) s molárními hmotnostmi látek a s poloreakcemi vyvážený katodický a anodický, je možné určit hmotnost látky, která byla transformována nebo získána v kádě elektrolytický.

To lze provést také v případě sériové elektrolýzy. Je však třeba vzít v úvahu dva faktory:

1. Protože generátor je jeden pro všechny elektrolytické články, čas (t) a intenzita elektrického proudu (i) budou pro všechny články stejné. Proto, elektrický náboj (Q) bude také stejný pro všechny články;

2. Hmotnost získaná nebo transformovaná v každé buňce se bude lišit, protože látky obsažené v každé z nich jsou odlišné. Je tomu tak proto, že například iont Zn²⁺ vyžaduje dvakrát tolik elektronů než Ag ion¹⁺. Tyto hmotnosti lze vypočítat pomocí pravidel tří nebo přímo pomocí vzorce níže:

m = __M. Q__
q. 96500

O tom, co:

M = molární hmotnost každé látky;
Q = elektrický náboj systému;
q = iontové náboje, např. pokud jsou ionty Ag¹⁺, hodnota q bude 1.

Podívejte se na příklad, jak provést tento typ výpočtu:

Příklad: K dispozici jsou tři elektrolytické nádrže zapojené do série, každá obsahující AgNO₃, CuSO₄ a ZnCℓ₂. S vědomím, že v první vaně bylo uloženo 108 g kovového stříbra, lze vyvodit závěr, že bylo také uloženo:

a) 31,75 g kovové mědi.

b) 65,4 g kovového zinku.

Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)

c) 63,5 g kovové mědi.

d) 108 g kovové mědi.

e) 108 g kovového zinku.

(Atomové hmotnosti: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).

Řešení:

Z hmoty nalezené v prvním elektrolytickém článku můžeme zjistit elektrický náboj systému, který je stejný pro všechny články:

Ag⁺ + 1e^-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol

1 mol. 96500 C 108 g (molární hmotnost)
Q 108 g (získaná hmotnost)
Q = 96 500 ° C

S touto hodnotou v ruce můžeme objevit množství jiných kovů. To lze provést pomocí pravidla tří nebo vzorce, který byl uveden dříve:

• Pravidlem tří:

2. elektrolytická mísa: 3. elektrolytická mísa:

Osel²⁺ + 2e^-→ Cu Zn⁺² + 2e^-→ Zn
↓ ↓ ↓ ↓
2 mol 1 mol 2 mol 1 mol 
2. 96500 C 63,5 g 2. 96500 C, 65,4 g
96500 cm_Osel 96500 cm_Zn
m_Osel = 31,75 gm_Zn = 32,7 g

• Podle vzorce: m = __M. Q__
  q. 96500

2. elektrolytická mísa: 3. elektrolytická mísa:

m_Osel = (63,5). (96500) m_Zn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
m_Osel = 31,75 gm_Zn = 32,7 g

Správnou alternativou je proto písmeno „a“.

Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii

Chcete odkazovat na tento text ve školní nebo akademické práci? Dívej se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Serial Electrolýza“; Brazilská škola. K dispozici v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm. Zpřístupněno 28. června 2021.