Electroliza este studiată în general în Electrochimie ca sistem care conține o cuvă sau o celulă electrolitică (un recipient) cu o substanță lichidă sau în soluție, în care sunt scufundați doi electrozi (catodul sau polul negativ și anodul sau polul pozitiv). Astfel de electrozi sunt conectați la un generator (celulă sau baterie) care, la pornire, conduce electricitatea de la o electrod la altul prin lichid, provocând reacții de oxidare-reducere care transformă energia electrică în energie chimie.
Cu toate acestea, atunci când electroliza este aplicată în industrii, în practică nu este doar o cuvă electrochimică cu doi electrozi; ci mai degrabă mai multe tancuri uriașe conectate în serie, așa cum se arată în imaginea de deschidere. În plus, doar un singur generator cu capacitate suficientă este utilizat pentru a deservi toate aceste tancuri, deoarece dacă s-ar folosi un generator pentru fiecare tanc, pierderea economică ar face producția irealizabilă industrial.
In text Aspecte cantitative ale electrolizei
s-a arătat că prin intermediul formulei de încărcare electrică (Q = i. t) și prin relația constantei Faraday (96500 C) cu masele molare ale substanțelor și cu semioreacțiile catodic și anodic echilibrat, este posibil să se determine masa substanței care a fost prelucrată sau obținută într-o cuvă electrolitic.Acest lucru se poate face și în cazul electrolizei în serie. Dar există doi factori care trebuie luați în considerare:
1. Deoarece generatorul este unul pentru toate celulele electrolitice, timpul (t) și intensitatea curentului electric (i) vor fi aceleași pentru toate celulele. Prin urmare, sarcina electrică (Q) va fi, de asemenea, aceeași pentru toate celulele;
2. Masa obținută sau transformată în fiecare celulă va fi diferită, deoarece substanțele conținute în fiecare dintre ele sunt distincte. Acest lucru se datorează faptului că, de exemplu, ionul Zn2+ necesită de două ori mai mulți electroni decât ionul Ag1+. Aceste mase pot fi calculate folosind reguli de trei sau direct folosind formula de mai jos:
m = __M. Q__
q. 96500
Pe ce:
M = masa molară a fiecărei substanțe;
Q = încărcarea electrică a sistemului;
q = sarcini ionice, de exemplu, dacă ionii sunt Ag1+, valoarea lui q va fi 1.
Vedeți un exemplu despre cum să efectuați acest tip de calcul:
Exemplu: Există trei cuve electrolitice conectate în serie, fiecare conținând AgNO3, CuSO4 și ZnCℓ2. Știind că 108 g de argint metalic au fost depuse în prima cuvă, se poate concluziona că au fost depuse și următoarele:
a) 31,75 g cupru metalic.
b) 65,4 g de zinc metalic.
c) 63,5 g cupru metalic.
d) 108 g cupru metalic.
e) 108 g de zinc metalic.
(Masele atomice: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Rezoluţie:
Din masa găsită în prima celulă electrolitică, putem descoperi sarcina electrică a sistemului, care este aceeași pentru toate celulele:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol
1mol. 96500 C 108 g (masa molară)
Q 108 g (masa obținută)
Q = 96500C
Cu această valoare în mână, putem descoperi masele altor metale. Acest lucru se poate face prin regula celor trei sau prin formula care a fost dată anterior:
- Prin regula a trei:
Al doilea castron electrolitic: al treilea castron electrolitic:
Cur2+ + 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 cmCur 96500 cmZn
mCur = 31,75 gmZn = 32,7 g
- Prin formula: m = __M. Q__
q. 96500
Al doilea castron electrolitic: al treilea castron electrolitic:
mCur = (63,5). (96500) mZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
mCur = 31,75 gmZn = 32,7 g
Prin urmare, alternativa corectă este litera „a”.
De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm