אלקטרוליזה סדרתית. חישובים באלקטרוליזה סדרתית

אלקטרוליזה נלמדת בדרך כלל באלקטרוכימיה כמערכת המכילה בור או תא אלקטרוליטי (מיכל) עם חומר נוזלי או בתמיסה, שבו שתי אלקטרודות טובלות (הקתודה או הקוטב השלילי והאנודה או הקוטב חִיוּבִי). אלקטרודות כאלה מחוברות לגנרטור (תא או סוללה) אשר כאשר הוא מופעל מוליך חשמל מ- אלקטרודה לאחרת דרך הנוזל, וגורמת לתגובות להפחתת חמצון שהופכות אנרגיה חשמלית לאנרגיה כִּימִיָה.

עם זאת, כאשר מיישמים אלקטרוליזה בתעשיות, בפועל זה לא רק תא אלקטרוכימי עם שתי אלקטרודות; אלא כמה טנקים ענקיים המחוברים בסדרה, כפי שמוצג בתמונת הפתיחה. בנוסף, רק גנרטור אחד עם קיבולת מספקת משמש לשירות כל הטנקים הללו, כי אם נעשה שימוש בגנרטור לכל טנק, ההפסד הכלכלי יהפוך את הייצור לבלתי אפשרי תַעֲשִׂיָתִי.

בתוך הטקסט היבטים כמותיים של אלקטרוליזה הוצג כי באמצעות נוסחת המטען החשמלי (Q = i. t) ודרך הקשר של קבוע פאראדיי (96500 צלזיוס) עם המסה הטוחנת של החומרים ועם חצי התגובות ניתן לקבוע את המסה של החומר שהוסב או הושג בבור. אלקטרוליטי.

ניתן לעשות זאת גם במקרה של אלקטרוליזה סדרתית. אך ישנם שני גורמים שיש לקחת בחשבון:

1. מכיוון שהגנרטור הוא אחד לכל התאים האלקטרוליטיים, הזמן (t) ועוצמת הזרם החשמלי (i) יהיו זהים לכל התאים. לָכֵן,

המטען החשמלי (Q) יהיה זהה גם לכל התאים;

2. המסה המתקבלת או הופכת בכל תא תהיה שונה, מכיוון שהחומרים הכלולים בכל אחד מהם הם שונים. הסיבה לכך היא, למשל, יון ה- Zn²⁺ דורש פי שניים יותר אלקטרונים מאשר יון Ag¹⁺. ניתן לחשב מסות אלה באמצעות כללים של שלושה או ישירות באמצעות הנוסחה הבאה:

m = __M. Q__
ש. 96500

על מה:

M = מסת טוחנת של כל חומר;
ש = מטען חשמלי של המערכת;
q = מטענים ליונים, למשל אם היונים הם Ag¹⁺, הערך של q יהיה 1.

ראה דוגמה כיצד לבצע חישוב מסוג זה:

דוגמא: ישנם שלושה כלי מים אלקטרוליטיים המחוברים בסדרה, שכל אחד מהם מכיל AgNO₃, CuSO₄ ו- ZnCℓ₂. בידיעה כי 108 גר 'כסף מתכתי הופקדו בבור הראשון, ניתן להסיק כי הופקדו גם הדברים הבאים:

א) 31.75 גרם נחושת מתכתית.

ב) 65.4 גרם אבץ מתכתי.

ג) 63.5 גרם נחושת מתכתית.

ד) 108 גרם נחושת מתכתית.

ה) 108 גרם אבץ מתכתי.

(מסות אטומיות: Ag = 108; Cu = 63.5; Zn = 65.4).

פתרון הבעיה:

מהמסה שנמצאת בתא האלקטרוליטי הראשון אנו יכולים לגלות את המטען החשמלי של המערכת, זהה לכל התאים:

אג⁺ + 1e^-→ אג
↓ ↓
1 mol 1 mol

1 מיל. 96500 C 108 גרם (מסת טוחנת)
Q 108 גרם (המסה שהושגה)
ש = 96500C

עם ערך זה ביד, אנו יכולים לגלות את המוני המתכות האחרות. ניתן לעשות זאת באמצעות הכלל של שלוש או הנוסחה שניתנה קודם:

• על פי כלל שלוש:

קערה אלקטרוליטית 2: קערה אלקטרוליטית שלישית:

תַחַת²⁺ + 2e^-→ Cu Zn⁺² + 2e^-→ Zn
↓ ↓ ↓ ↓
2 mol 1 mol 2 mol 1 mol 
2. 96500 C 63.5 גרם 2. 96500 C 65.4 גרם
96500 ס"מ_תַחַת 96500 ס"מ_Zn
M_תַחַת = 31.75 גרםM_Zn = 32.7 גרם

• לפי הנוסחה: m = __M. Q__
  ש. 96500

קערה אלקטרוליטית 2: קערה אלקטרוליטית שלישית:

M_תַחַת = (63,5). (96500) M_Zn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
M_תַחַת = 31.75 גרםM_Zn = 32.7 גרם

לכן, האלטרנטיבה הנכונה היא האות "a".

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm