Elektroliza jest procesem o szerokim zastosowaniu przemysłowym, dlatego jej aspekty ilościowe są niezwykle ważne dla fabryk. Na przykład muszą wiedzieć, ile odczynnika użyć, jak długo przeprowadzić proces i ile pożądanego produktu otrzymają.
Poprzez magmową elektrolizę chlorku sodu (sól kuchenna) przemysł wytwarza gazowy chlor, więc musi wiedzieć, jaką objętość chloru gazowego będzie w stanie uzyskać.
Ponadto kilka metalowych części poddaje się elektrolizie w środowisku wodnym w celu pokrycia innym metalem, jak w przypadku złotych lub srebrnych pół-klejnotów i biżuterii kostiumowej. Od czasu elektrolizy i natężenia użytego prądu elektrycznego zależy m.in. jakość barwy malowanego przedmiotu oraz skuteczność zabezpieczenia przed korozją.
W ten sposób angielski fizyk i chemik Michael Faraday (1791-1867) zaczął badać te aspekty z elektrolizą i po kilku eksperymentach odkrył pewne prawa w tym wypadku.
Michael Faraday (1791-1867)
Jeden z nich pokazał, że masa metalu osadzającego się na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do ilości ładunku elektrycznego (Q) przechodzącego przez obwód.
Ładunek elektryczny (Q) określa wzór:
Na czym:
i = natężenie prądu elektrycznego (jednostka: amper - A)
t = czas (jednostka: sekundy – s)
Tak więc jednostką ładunku będzie A. s, która jest równa jednostce kulombowskiej (C).
W roku 1909 fizyk Robert Andrews Millikan (1868-1953) ustalił, że ładunek elektryczny 1 elektronu jest równy 1.602189. 10-19 DO.
Robert Andrews Millikan (1868-1953)
Stała Avogadro mówi, że w 1 molu elektronów znajduje się 6,02214. 1023 elektrony. Zatem ilość ładunku przenoszonego przez przejście 1 mola elektronów jest równa iloczynowi ładunku elektrycznego każdego elektronu przez ilość elektronów, które mamy w 1 molu, czyli:
1,602189. 10-19 DO. 6,02214. 1023 = 96486 C
Dlatego, jeśli znamy ilość materii (n), która przechodzi przez obwód, po prostu pomnóż przez wartość, która właśnie zobaczyliśmy, że znaleźliśmy ładunek elektryczny (Q), który będzie potrzebny do przeprowadzenia procesu elektrolizy, który Jeśli chcesz:
Ta wartość (96486 C) jest znana jako Stała Faradaya (1F). Tak więc, jeśli ładunek użyty w procesie jest podany w faradaya, to możemy wykorzystać zależności ustalone regułami trzech i obliczyć ilość masy, która zostanie zdeponowana w elektrolizie.
Przeczytaj tekst Zastosowania ilościowych aspektów elektrolizy aby dokładnie wiedzieć, w jaki sposób te obliczenia mogą przyczynić się do rozwiązania problemów związanych z procesami elektrolizy, a nawet bateriami.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aspectos-quantitativos-eletrolise.htm