Elektrolyse studeres vanligvis innen elektrokjemi som et system som inneholder et kar eller en elektrolytisk celle (en beholder) med et flytende stoff eller i oppløsning, der to elektroder er nedsenket (katoden eller den negative polen og anoden eller polen positivt). Slike elektroder er koblet til en generator (celle eller batteri) som, når den er slått på, leder strøm fra en elektrode til en annen gjennom væsken, forårsaker oksidasjonsreduksjonsreaksjoner som forvandler elektrisk energi til energi kjemi.
Imidlertid, når elektrolyse påføres i industrier, er det i praksis ikke bare en elektrokjemisk celle med to elektroder; men heller flere store tanker koblet i serie, som vist i åpningsbildet. I tillegg brukes bare en generator med nok kapasitet til å betjene alle disse tankene, fordi hvis en generator ble brukt til hver tank, ville det økonomiske tapet gjøre produksjonen umulig industriell.
I teksten Kvantitative aspekter ved elektrolyse det ble vist at ved hjelp av formelen for elektrisk ladning (Q = i. t) og gjennom forholdet mellom Faraday-konstanten (96500 C) og stoffets molære masser og med halvreaksjonene balansert katodisk og anodisk, er det mulig å bestemme massen av stoffet som er transformert eller oppnådd i et kar elektrolytisk.
Dette kan også gjøres i tilfelle serieelektrolyse. Men det er to faktorer som må tas i betraktning:
1. Siden generatoren er en for alle elektrolytiske celler, vil tiden (t) og intensiteten til den elektriske strømmen (i) være den samme for alle cellene. Derfor, den elektriske ladningen (Q) vil også være den samme for alle celler;
2. Massen oppnådd eller transformert i hver celle vil være forskjellig, siden stoffene i hver enkelt er forskjellige. Dette er for eksempel Zn-ionet2+ krever dobbelt så mange elektroner som Ag-ionet1+. Disse massene kan beregnes ved hjelp av regler på tre eller direkte ved hjelp av formelen nedenfor:
m = __M. Q__
q. 96500
På hva:
M = molær masse av hvert stoff;
Q = elektrisk ladning av systemet;
q = ioneladninger, f.eks. hvis ionene er Ag1+vil verdien av q være 1.
Se et eksempel på hvordan du utfører denne typen beregninger:
Eksempel: Det er tre elektrolytiske kar som er koblet i serie, hver med AgNO3, CuSO4 og ZnC22. Å vite at 108 g metallisk sølv ble avsatt i det første karet, kan det konkluderes med at følgende også ble avsatt:
a) 31,75 g metallisk kobber.
b) 65,4 g metallisk sink.
c) 63,5 g metallisk kobber.
d) 108 g metallisk kobber.
e) 108 g metallisk sink.
(Atommassene: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Vedtak:
Fra massen som finnes i den første elektrolytiske cellen, kan vi oppdage den elektriske ladningen til systemet, som er den samme for alle tankene:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol
1 mol. 96500 C 108 g (molær masse)
Q 108 g (oppnådd masse)
Q = 96500C
Med denne verdien i hånden kan vi oppdage massene av andre metaller. Dette kan gjøres gjennom regelen om tre eller formelen som ble gitt tidligere:
- Ved regel av tre:
2. elektrolytisk fartøy: 3. elektrolytisk fartøy:
Ass2+ + 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 cmAss 96500 cmZn
mAss = 31,75 gmZn = 32,7 g
- Ved formelen: m = __M. Q__
q. 96500
2. elektrolytisk fartøy: 3. elektrolytisk fartøy:
mAss = (63,5). (96500) mZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
mAss = 31,75 gmZn = 32,7 g
Derfor er det riktige alternativet bokstaven “a”.
Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm
