Elektrolüüsi uuritakse üldiselt elektrokeemias kui süsteemi, mis sisaldab vaati või elektrolüütilist elementi (mahuti) vedela ainega või lahuses, kuhu on sukeldatud kaks elektroodi (katood või negatiivne poolus ja anood või poolus positiivne). Sellised elektroodid on ühendatud generaatoriga (element või aku), mis sisselülitatuna juhib elektrit a-st elektroodi vedeliku kaudu teise, põhjustades oksüdatsiooni-redutseerimise reaktsioone, mis muudavad elektrienergia energiaks keemia.
Kui aga tööstuses rakendatakse elektrolüüsi, pole see praktikas mitte ainult kahe elektroodiga elektrokeemiline element; vaid pigem mitu tohutut järjestikku ühendatud tanki, nagu avapildil näha. Lisaks kasutatakse kõigi nende paakide hooldamiseks ainult ühte piisava võimsusega generaatorit, sest kui iga tanki jaoks kasutataks generaatorit, muudaks majanduslik kahju tootmise teostamatuks tööstuslik.
Tekstis Elektrolüüsi kvantitatiivsed aspektid näidati, et elektrilaengu valemi abil (Q = i. t) ja läbi Faraday konstandi (96500 C) seose ainete molaarmassidega ja poolreaktsioonidega tasakaalustatud katoodse ja anoodse taseme korral on võimalik kindlaks määrata anumas muundatud või saadud aine mass elektrolüütiline.
Seda saab teha ka seeriaelektrolüüsi korral. Kuid tuleb arvestada kahe teguriga:
1. Kuna generaator on kõigi elektrolüütiliste elementide jaoks üks, on aeg (t) ja elektrivoolu intensiivsus (i) kõigil rakkudel ühesugused. Seetõttu ka elektrilaeng (Q) on kõigi rakkude jaoks sama;
2. Igas rakus saadud või muundatud mass on erinev, kuna igas sisalduvad ained on erinevad. Seda seetõttu, et näiteks Zn ioon2+ nõuab kaks korda rohkem elektrone kui Ag ioon1+. Neid masse saab arvutada kolme reegli abil või otse järgmise valemi abil:
m = __M. Q__
q. 96500
Mille kohta:
M = iga aine molaarmass;
Q = süsteemi elektrilaeng;
q = ioonlaengud, nt kui ioonid on Ag1+, q väärtuseks saab 1.
Vaadake näidet, kuidas seda tüüpi arvutust teha:
Näide: On kolm järjestikku ühendatud elektrolüütilist vaati, millest igaüks sisaldab AgNO-d3, CuSO4 ja ZnCℓ2. Teades, et esimesse vaatesse ladestati 108 g metallhõbedat, võib järeldada, et hoiule anti ka järgmine:
a) 31,75 g metallist vaske.
b) 65,4 g metalltsinki.
c) 63,5 g metallist vaske.
d) 108 g metallist vaske.
e) 108 g metallist tsinki.
(Aatomimassid: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Resolutsioon:
Esimesest elektrolüütilisest elemendist leitud massist võime avastada süsteemi elektrilaengu, mis on kõigi rakkude jaoks sama:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol
1mol. 96500 C 108 g (molaarmass)
Q 108 g (saadud mass)
Q = 96500C
Kui see väärtus on käes, võime avastada teiste metallide massi. Seda saab teha kolme reegli või varem antud valemi abil:
- Kolme reegli järgi:
2. elektrolüütiline kauss: kolmas elektrolüütiline kauss:
Perse2+ + 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 cmPerse 96500 cmZn
mPerse = 31,75 gmZn = 32,7 g
- Valemi järgi: m = __M. Q__
q. 96500
2. elektrolüütiline kauss: kolmas elektrolüütiline kauss:
mPerse = (63,5). (96500) mZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
mPerse = 31,75 gmZn = 32,7 g
Seetõttu on õige alternatiiv täht “a”.
Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm
