Ποσοτικές πτυχές της ηλεκτρόλυσης. Υπολογισμοί στην Ηλεκτρόλυση

Η ηλεκτρόλυση είναι μια διαδικασία με ευρεία βιομηχανική εφαρμογή και, επομένως, οι ποσοτικές της πτυχές είναι εξαιρετικά σημαντικές για τα εργοστάσια. Για παράδειγμα, πρέπει να γνωρίζουν πόσο αντιδραστήριο θα χρησιμοποιήσουν, πόσο καιρό θα πραγματοποιήσουν τη διαδικασία και πόσο από το επιθυμητό προϊόν θα λάβουν.

Μέσω της πυριτικής ηλεκτρόλυσης του χλωριούχου νατρίου (επιτραπέζιο αλάτι), οι βιομηχανίες παράγουν αέριο χλώριο, οπότε πρέπει να γνωρίζουν τι όγκο αερίου χλωρίου θα είναι σε θέση να αποκτήσουν.

Επιπλέον, πολλά μεταλλικά μέρη υφίστανται ηλεκτρόλυση σε ένα υδατικό μέσο για να επικαλυφθούν με ένα άλλο μέταλλο, όπως στην περίπτωση των ημι-κοσμημάτων από χρυσό ή ασήμι και κοσμήματα. Η ποιότητα χρώματος του επικαλυμμένου αντικειμένου και η αποτελεσματικότητα της προστασίας έναντι της διάβρωσής του εξαρτώνται, μεταξύ άλλων, από τη στιγμή της ηλεκτρόλυσης και την ένταση του χρησιμοποιούμενου ηλεκτρικού ρεύματος.

Έτσι, ο Άγγλος φυσικός και χημικός Michael Faraday (1791-1867) άρχισε να μελετά αυτές τις πτυχές με ηλεκτρόλυση και μετά από αρκετά πειράματα ανακάλυψε ορισμένους νόμους σε αυτή την περίπτωση.

Michael Faraday (1791-1867)

Ένας από αυτούς έδειξε ότι η ποσότητα μάζας ενός μετάλλου που εναποτίθεται στο ηλεκτρόδιο είναι ευθέως ανάλογη με την ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου (Q) που περνά μέσα από το κύκλωμα.

Το ηλεκτρικό φορτίο (Q) δίνεται από τον ακόλουθο τύπο:

Σε τι:

i = ένταση ηλεκτρικού ρεύματος (μονάδα: ampere - A)
t = χρόνος (μονάδα: δευτερόλεπτα - s)

Έτσι, η μονάδα φόρτισης θα ήταν Α. s, το οποίο είναι ίσο με τη μονάδα coulomb (C).

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)

Το έτος 1909, ο φυσικός Robert Andrews Millikan (1868-1953) διαπίστωσε ότι το ηλεκτρικό φορτίο 1 ηλεκτρονίου είναι ίσο με το 1.602189. 10^-19 ΝΤΟ.

Robert Andrews Millikan (1868-1953)

Η σταθερά του Avogadro λέει ότι σε 1 mole ηλεκτρονίων υπάρχουν 6.02214. 10²³ ηλεκτρόνια. Έτσι, η ποσότητα φορτίου που μεταφέρεται από τη διέλευση 1 mol ηλεκτρονίων είναι ίση με το προϊόν της ηλεκτρικής φόρτισης κάθε ηλεκτρονίου με την ποσότητα ηλεκτρονίων που έχουμε σε 1 mol, δηλαδή:

1,602189. 10^-19 ΝΤΟ. 6,02214. 10²³ = 96486 Γ

Επομένως, εάν γνωρίζουμε την ποσότητα της ύλης (n) που ταξιδεύει μέσω του κυκλώματος, πολλαπλασιάστε απλώς την τιμή που μόλις είδαμε ότι βρήκαμε το ηλεκτρικό φορτίο (Q) που θα χρειαζόταν για τη διεξαγωγή της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης που αν θέλεις:

Αυτή η τιμή (96486 C) είναι γνωστή ως Σταθερά Faraday (1F). Έτσι, εάν το φορτίο που χρησιμοποιείται στη διαδικασία δίνεται σε faraday, τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε σχέσεις που καθορίζονται από τους κανόνες των τριών και να υπολογίσουμε την ποσότητα μάζας που θα κατατεθεί στην ηλεκτρόλυση.

Διάβασε το κείμενο Εφαρμογές ποσοτικών πτυχών της ηλεκτρόλυσης να γνωρίζουμε ακριβώς πώς αυτοί οι υπολογισμοί μπορούν να συμβάλουν στην επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με τις διαδικασίες ηλεκτρόλυσης και ακόμη και με μπαταρίες.

Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Ποσοτικές πτυχές της ηλεκτρόλυσης" · Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aspectos-quantitativos-eletrolise.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.