Toepassingen van kwantitatieve aspecten van elektrolyse

In de tekst Kwantitatieve aspecten van elektrolyse, zag je een aantal wiskundige relaties die worden gelegd tussen de hoeveelheden die betrokken zijn bij een elektrolyseproces, zoals: de elektrische stroom (i), de hoeveelheid elektrische lading (Q) die nodig is om het proces te laten plaatsvinden en de tijd (t) dat leiden tot. Er werd ook ontdekt hoeveel elektrische lading er wordt vervoerd als er 1 mol elektronen is of, volgens de constante van Avogadro, 6,02. 10²³ elektronen.

Kort samengevat zijn de relaties:

Hier zijn drie voorbeelden van hoe u deze informatie kunt gebruiken om praktische elektrochemische problemen op te lossen. Het is belangrijk op te merken dat we hier de waarde 96486 C gebruiken. In de meeste chemische literatuur wordt echter de afgeronde waarde 96500 C gebruikt.

1e voorbeeld: Beschouw een galvanisatie waarbij een onderdeel is gecoat met zilver. Aan het einde van dit elektrolytische proces is de hoeveelheid lading die wordt gebruikt voor de Ag-ionen⁺ als ze de Ag verlaagden, was het 0,05 faraday. Wetende dat de molaire massa van zilver gelijk is aan 108 g/mol, wat was dan de massa zilver die in dit proces werd afgezet?

Resolutie:

Ag⁺ _(hier) + en- → Ag_(en)
↓ ↓
1 mol e-1 mol
↓ ↓
1 faraday 108 gram
0,05 faraday m
m = 5,4 g

2e voorbeeld: Laten we zeggen dat we de elektrolyse uitvoeren van een waterige oplossing van nikkelsulfaat (NiSO₄), het toepassen van een elektrische stroom gelijk aan 0,10 A gedurende 386 seconden. Wat zal de massa nikkel zijn die aan de kathode zal worden verkregen? (Gegeven: molaire massa van Ni = 58,7 g/mol)

Resolutie:

Ni²⁺  + 2e- → Ni_(en)
↓ ↓
2 mol e-1 mol
↓ ↓
2 (96486 C) 58,7 g

Om een ​​relatie van de drie-regel te maken en de massa te vinden die in dit geval is gevormd, moeten we eerst de hoeveelheid elektrische lading (Q) vinden:

Q = ik. t
Vraag = 0,10. 386
Q = 38.6C

Dus we hebben:

2 (96486 C) 58,7 g
38,6 cm
m = 2265.82C. g
192972 C
m = 0,01174 g of 11,74 mg

3e voorbeeld: We hebben drie elektrolytische vaten in serie geschakeld en onderworpen aan een stroom van 5 A gedurende 32 minuten en 10 seconden. In het eerste vat hebben we een CuSO-oplossing₄; op de tweede hebben we een FeCl-oplossing_3; en in de derde hebben we een AgNO-oplossing₃. Bepaal de massa's van elk van de metalen die op de elektroden van de drie putjes zijn afgezet. (Molmassa's: Cu = 63,5 g/mol, Fe = 56 g/mol, Ag = 108 g/mol).

Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)

Resolutie:

Laten we eerst de tijdwaarde doorgeven aan seconden:

1 minuut 60 seconden
32 minuten t
t = 1920 + 10 seconden = 1930 seconden

Met deze gegevens kunnen we de hoeveelheid elektrische lading Q bepalen:

Q = ik. t
Q = 5. 1930
Q = 9650 C

Nu gebruiken we regels van drie voor elk van de halfreacties die optreden in de drie vaten om de respectieve massa's afgezette metalen te achterhalen:

1e Cuba: 2e Cuba: 3e Cuba:

kont²⁺  + 2e- → Cu_(en) Geloof³⁺ _(hier) + 3 en- → Fe_(en) Ag⁺ _(hier) + en- → Ag_(en)
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2 mol e-1 mol 3 mol e- 1 mol 1 mol e-1 mol
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2. (96486 C) 63,5 g 3. (96486 C) 56 g 96486 C 108 g
9650 Cm 9650 Cm 9650 Cm
m ≈ 3.175 g Cu_(en)m ≈ 1,867 g Fe_(en)m = 10,8 g Ag_(en)

Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde

Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Toepassingen van de kwantitatieve aspecten van elektrolyse"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aplicacoes-dos-aspectos-quantitativos-eletrolise.htm. Betreden op 28 juni 2021.