L'elettrolisi è generalmente studiata in Elettrochimica come un sistema che contiene una vasca o una cella elettrolitica (un contenitore) con una sostanza liquida o in soluzione, in cui sono immersi due elettrodi (il catodo o polo negativo e l'anodo o polo positivo). Tali elettrodi sono collegati ad un generatore (cella o batteria) che, quando acceso, conduce elettricità da a elettrodo ad un altro attraverso il liquido, provocando reazioni di ossidoriduzione che trasformano l'energia elettrica in energia chimica.
Tuttavia, quando l'elettrolisi viene applicata nelle industrie, in pratica non si tratta solo di una cella elettrochimica con due elettrodi; ma piuttosto diversi enormi serbatoi collegati in serie, come mostrato nell'immagine di apertura. Inoltre, viene utilizzato un solo generatore di capacità sufficiente per la manutenzione di tutti questi serbatoi, perché se si utilizzasse un generatore per ogni serbatoio, la perdita economica renderebbe la produzione irrealizzabile industriale.
Nel testo Aspetti quantitativi dell'elettrolisi è stato dimostrato che mediante la formula della carica elettrica (Q = i. t) e per la relazione della costante di Faraday (96500 C) con le masse molari delle sostanze e con le semireazioni catodico e anodico bilanciati, è possibile determinare la massa della sostanza che è stata trasformata o ottenuta in una vasca elettrolitico.
Questo può essere fatto anche nel caso di elettrolisi in serie. Ma ci sono due fattori che devono essere presi in considerazione:
1. Poiché il generatore è uno per tutte le celle elettrolitiche, il tempo (t) e l'intensità della corrente elettrica (i) saranno le stesse per tutte le celle. Perciò, anche la carica elettrica (Q) sarà la stessa per tutte le celle;
2. La massa ottenuta o trasformata in ogni cellula sarà diversa, poiché le sostanze contenute in ciascuna sono distinte. Questo perché, ad esempio, lo ione Zn2+ richiede il doppio degli elettroni dello ione Ag Ag1+. Queste masse possono essere calcolate utilizzando le regole del tre o direttamente utilizzando la formula seguente:
m = __M. Q__
q.b. 96500
Su cosa:
M = massa molare di ciascuna sostanza;
Q = carica elettrica del sistema;
q = cariche ioniche, ad esempio se gli ioni sono Ag1+, il valore di q sarà 1.
Vedere un esempio di come eseguire questo tipo di calcolo:
Esempio: Ci sono tre vasche elettrolitiche collegate in serie, ciascuna contenente AgNO3, CuSO4 e ZnCℓ2. Sapendo che nella prima vasca sono stati depositati 108 g di argento metallico, si può concludere che sono stati depositati anche:
a) 31,75 g di rame metallico.
b) 65,4 g di zinco metallico.
c) 63,5 g di rame metallico.
d) 108 g di rame metallico.
e) 108 g di zinco metallico.
(Masse atomiche: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Risoluzione:
Dalla massa trovata nella prima cella elettrolitica, possiamo scoprire la carica elettrica del sistema, che è la stessa per tutte le celle:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mole 1 mole
1mol. 96500 C 108 g (massa molare)
Q 108 g (massa ottenuta)
Q = 96500C
Con questo valore in mano, possiamo scoprire le masse di altri metalli. Questo può essere fatto attraverso la regola del tre o la formula che è stata data in precedenza:
- Con la regola del tre:
2° bacinella elettrolitica: 3° bacinella elettrolitica:
Culo2+ + 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 cmCulo 96500 cmZn
mCulo = 31,75 gmZn = 32,7 g
- Con la formula: m = __M. Q__
q.b. 96500
2° bacinella elettrolitica: 3° bacinella elettrolitica:
mCulo = (63,5). (96500) mZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
mCulo = 31,75 gmZn =32,7 g
Pertanto, l'alternativa corretta è la lettera "a".
di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm
