Serijska elektroliza. Proračuni u serijskoj elektrolizi

Elektroliza se u elektrokemiji općenito proučava kao sustav koji sadrži bačvu ili elektrolitsku ćeliju (spremnik) s tekućom tvari ili u otopini, u koju su uronjene dvije elektrode (katoda ili negativni pol i anoda ili pol pozitivan). Takve elektrode spojene su na generator (ćeliju ili bateriju) koji kad je uključen provodi električnu energiju iz a elektroda na drugu kroz tekućinu, uzrokujući reakcije redukcije oksidacije koje transformiraju električnu energiju u energiju kemija.

Međutim, kada se elektroliza primjenjuje u industriji, u praksi to nije samo elektrokemijska ćelija s dvije elektrode; već nekoliko ogromnih spremnika povezanih u seriju, kao što je prikazano na početnoj slici. Uz to, samo jedan generator dovoljnog kapaciteta koristi se za servisiranje svih ovih spremnika, jer ako bi se za svaki spremnik koristio generator, ekonomski gubitak učinio bi proizvodnju neizvedivom industrijski.

U tekstu Kvantitativni aspekti elektrolize pokazano je da je pomoću formule električnog naboja (Q = i. t) i kroz odnos Faradayeve konstante (96500 C) s molarnim masama tvari i s polureakcijama uravnoteženo katodno i anodno, moguće je odrediti masu tvari koja je transformirana ili dobivena u kadi elektrolitska.

To se može učiniti i u slučaju serijske elektrolize. Ali postoje dva čimbenika koja se moraju uzeti u obzir:

1. Budući da je generator jedan za sve elektrolitske stanice, vrijeme (t) i intenzitet električne struje (i) bit će jednaki za sve stanice. Stoga, električni naboj (Q) također će biti jednak za sve stanice;

2. Masa dobivena ili transformirana u svakoj ćeliji bit će različita, budući da su tvari sadržane u svakoj od njih različite. To je zato što, na primjer, ion Zn²⁺ zahtijeva dvostruko više elektrona od iona Ag¹⁺. Te se mase mogu izračunati pomoću pravila trojke ili izravno koristeći donju formulu:

m = __M. Q__
q. 96500

Na što:

M = molarna masa svake tvari;
Q = električni naboj sustava;
q = ionski naboji, npr. ako su ioni Ag¹⁺, vrijednost q bit će 1.

Pogledajte primjer izvođenja ove vrste izračuna:

Primjer: Tri su elektrolitske posude povezane u seriju, a svaka sadrži AgNO₃, CuSO₄ i ZnCℓ₂. Znajući da je u prvu posudu položeno 108 g metalnog srebra, može se zaključiti da je položeno i sljedeće:

a) 31,75 g metalnog bakra.

b) 65,4 g metalnog cinka.

Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)

c) 63,5 g metalnog bakra.

d) 108 g metalnog bakra.

e) 108 g metalnog cinka.

(Atomske mase: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).

Rješenje:

Iz mase pronađene u prvoj elektrolitskoj ćeliji možemo otkriti električni naboj sustava, koji je jednak za sve stanice:

Ag⁺ + 1e^-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol

1mol. 96500 C 108 g (molarna masa)
Q 108 g (dobivena masa)
Q = 96500C

S ovom vrijednošću u ruci možemo otkriti mase drugih metala. To se može postići pravilom tri ili prethodno navedenom formulom:

• Prema pravilu tri:

2. elektrolitska zdjela: 3. elektrolitska zdjela:

Dupe²⁺ + 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_Dupe 96500 cm_Zn
m_Dupe = 31,75 gm_Zn = 32,7 g

• Po formuli: m = __M. Q__
  q. 96500

2. elektrolitska zdjela: 3. elektrolitska zdjela:

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

Stoga je ispravna alternativa slovo "a".

Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju

Želite li uputiti ovaj tekst u školskom ili akademskom radu? Izgled:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Serijska elektroliza"; Brazil škola. Dostupno u: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm. Pristupljeno 28. lipnja 2021.