Elektrolyse wordt over het algemeen bestudeerd in de elektrochemie als een systeem dat een vat of elektrolytische cel (een container) bevat met een vloeibare substantie of in oplossing, waarin twee elektroden zijn ondergedompeld (de kathode of negatieve pool en de anode of pool positief). Dergelijke elektroden zijn verbonden met een generator (cel of batterij) die, wanneer ingeschakeld, elektriciteit geleidt van een elektrode naar een andere door de vloeistof, waardoor oxidatie-reductiereacties ontstaan die elektrische energie omzetten in energie chemie.
Wanneer elektrolyse in de industrie wordt toegepast, gaat het in de praktijk echter niet alleen om een elektrochemisch vat met twee elektroden; maar eerder meerdere enorme tanks die in serie zijn geschakeld, zoals weergegeven in de openingsafbeelding. Bovendien wordt er slechts één generator met voldoende capaciteit gebruikt om al deze tanks te onderhouden, omdat als voor elke tank een generator zou worden gebruikt, het economische verlies de productie onhaalbaar zou maken industrieel.
In de tekst Kwantitatieve aspecten van elektrolyse werd aangetoond dat door middel van de elektrische ladingsformule (Q = i. t) en door de relatie van de constante van Faraday (96500 C) met de molmassa's van de stoffen en met de halfreacties gebalanceerd kathodisch en anodisch, het is mogelijk om de massa te bepalen van de stof die is omgezet of verkregen in een vat elektrolytisch.
Dit kan ook in het geval van serie-elektrolyse. Maar er zijn twee factoren waarmee rekening moet worden gehouden:
1. Aangezien de generator één is voor alle elektrolytische cellen, zullen de tijd (t) en de intensiteit van de elektrische stroom (i) hetzelfde zijn voor alle cellen. daarom, de elektrische lading (Q) zal ook voor alle cellen hetzelfde zijn;
2. De verkregen of getransformeerde massa in elke cel zal anders zijn, omdat de stoffen in elk verschillend zijn. Dit komt omdat bijvoorbeeld het Zn-ion2+ heeft twee keer zoveel elektronen nodig als het Ag-ion1+. Deze massa's kunnen worden berekend met behulp van regels van drie of direct met behulp van de onderstaande formule:
m = __M. Q__
q. 96500
Op wat:
M = molaire massa van elke stof;
Q = elektrische lading van het systeem;
q = ionenladingen, bijv. als de ionen Ag. zijn1+, zal de waarde van q 1 zijn.
Bekijk een voorbeeld van hoe u dit type berekening kunt uitvoeren:
Voorbeeld: Er zijn drie elektrolytische vaten in serie geschakeld, elk met AgNO3, CuSO4 en ZnCℓ2. Wetende dat 108 g metallisch zilver in het eerste vat werd gedeponeerd, kan worden geconcludeerd dat ook het volgende is gedeponeerd:
a) 31,75 g metallisch koper.
b) 65,4 g metallisch zink.
c) 63,5 g metallisch koper.
d) 108 g metallisch koper.
e) 108 g metallisch zink.
(Atoommassa's: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Resolutie:
Uit de massa die in de eerste elektrolytische cel is gevonden, kunnen we de elektrische lading van het systeem ontdekken, die voor alle cellen hetzelfde is:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol
1mol. 96500 C 108 g (molaire massa)
Q 108 g (verkregen massa)
Q = 96500C
Met deze waarde in de hand kunnen we de massa's van andere metalen ontdekken. Dit kan via de regel van drie of de formule die eerder is gegeven:
- Volgens de regel van drie:
2e elektrolytische vat: 3e elektrolytische vat:
kont2+ + 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 cmkont 96500 cmZn
mkont = 31,75 gmZn = 32,7 g
- Met de formule: m = __M. Q__
q. 96500
2e elektrolytische vat: 3e elektrolytische vat:
mkont = (63,5). (96500) mZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
mkont = 31,75 gmZn =32,7 g
Daarom is het juiste alternatief de letter "a".
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm
