Elektrolizė paprastai tiriama elektrochemijoje, kaip sistema, kurioje yra bakas arba elektrolitinis elementas (talpykla) su skysta medžiaga arba tirpale, į kurį panardinami du elektrodai (katodas arba neigiamas polius ir anodas arba polius teigiamas). Tokie elektrodai yra prijungti prie generatoriaus (elemento ar akumuliatoriaus), kuris, įjungus, praleidžia elektrą iš a per skystį elektrodas į kitą sukelia oksidacijos-redukcijos reakcijas, kurios elektros energiją paverčia energija chemija.
Tačiau kai elektrolizė taikoma pramonėje, praktiškai tai nėra tik elektrocheminė ląstelė su dviem elektrodais; o veikiau keli didžiuliai tankai, sujungti nuosekliai, kaip parodyta pradiniame paveikslėlyje. Be to, visiems šiems rezervuarams aptarnauti naudojamas tik vienas pakankamai galingas generatorius, nes jei kiekvienam rezervuarui būtų naudojamas generatorius, ekonominiai nuostoliai padarytų gamybą neįmanoma pramoninis.
Tekste Kiekybiniai elektrolizės aspektai buvo parodyta, kad naudojant elektrinio krūvio formulę (Q = i. t) ir per Faradėjaus konstantos (96500 C) santykį su moline medžiagų mase ir pusinėmis reakcijomis subalansuota katodinė ir anodinė, galima nustatyti transformuotos ar gautos cisternoje masę elektrolitinis.
Tai galima padaryti ir serijinės elektrolizės atveju. Tačiau reikia atsižvelgti į du veiksnius:
1. Kadangi generatorius yra vienas visiems elektrolitiniams elementams, laikas (t) ir elektros srovės stiprumas (i) bus vienodi visoms ląstelėms. Todėl, elektrinis krūvis (Q) taip pat bus vienodas visoms ląstelėms;
2. Kiekvienoje ląstelėje gauta arba transformuota masė bus skirtinga, nes kiekviename jų esančios medžiagos yra skirtingos. Taip yra todėl, kad, pavyzdžiui, Zn jonas2+ reikia dvigubai daugiau elektronų nei Ag jonui1+. Šias mases galima apskaičiuoti taikant trijų taisykles arba tiesiogiai naudojant šią formulę:
m = __M. Q__
q. 96500
Ant ko:
M = kiekvienos medžiagos molinė masė;
Q = sistemos elektros krūvis;
q = jonų krūviai, pvz., jei jonai yra Ag1+, q reikšmė bus 1.
Žr. Pavyzdį, kaip atlikti tokio tipo skaičiavimus:
Pavyzdys: Yra trys nuosekliai sujungtos elektrolitinės talpos, kurių kiekvienoje yra AgNO3, CuSO4 ir ZnCℓ2. Žinant, kad pirmoje talpykloje buvo nusėdę 108 g metalinio sidabro, galima daryti išvadą, kad taip pat buvo deponuota:
a) 31,75 g metalinio vario.
b) 65,4 g metalinio cinko.
c) 63,5 g metalinio vario.
d) 108 g metalinio vario.
e) 108 g metalinio cinko.
(Atominės masės: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Rezoliucija:
Iš pirmojoje elektrolitinėje kameroje rastos masės galime atrasti sistemos elektrinį krūvį, kuris yra vienodas visoms ląstelėms:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol
1mol. 96500 C 108 g (molinė masė)
Q 108 g (gauta masė)
Q = 96500C
Turėdami šią vertę, galime atrasti kitų metalų mases. Tai galima padaryti taikant trijų taisyklę arba anksčiau pateiktą formulę:
- Pagal trijų taisyklę:
2-asis elektrolitinis dubuo: 3-asis elektrolitinis dubuo:
Asilas2+ + 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 cmAsilas 96500 cmZn
mAsilas = 31,75 gmZn = 32,7 g
- Pagal formulę: m = __M. Q__
q. 96500
2-asis elektrolitinis dubuo: 3-asis elektrolitinis dubuo:
mAsilas = (63,5). (96500) mZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
mAsilas = 31,75 gmZn = 32,7 g
Todėl teisinga alternatyva yra raidė „a“.
Jennifer Fogaça
Baigė chemiją
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm