Elektrolýza sa v elektrochémii všeobecne študuje ako systém, ktorý obsahuje nádrž alebo elektrolytický článok (nádobu) s kvapalnou látkou alebo v roztoku, v ktorom sú ponorené dve elektródy (katóda alebo záporný pól a anóda alebo pól pozitívne). Takéto elektródy sú pripojené ku generátoru (článku alebo batérii), ktorý po zapnutí vedie elektrinu z a elektródy cez kvapalinu, čo spôsobuje oxidačno-redukčné reakcie, ktoré premieňajú elektrickú energiu na energiu chémia.
Ak sa však v priemysle používa elektrolýza, v praxi to nie je iba elektrochemický článok s dvoma elektródami; ale skôr niekoľko obrovských tankov zapojených do série, ako to ukazuje úvodný obrázok. Okrem toho sa na údržbu všetkých týchto nádrží používa iba jeden generátor s dostatočnou kapacitou, pretože ak by sa pre každú nádrž použil generátor, hospodárske straty by výrobu znemožnili priemyselný.
V texte Kvantitatívne aspekty elektrolýzy ukázalo sa, že pomocou vzorca elektrického náboja (Q = i. t) a prostredníctvom vzťahu Faradayovej konštanty (96 500 C) s molárnymi hmotnosťami látok a s polovičnými reakciami vyváženou katódovou a anodickou, je možné určiť hmotnosť látky, ktorá bola transformovaná alebo získaná v kadi elektrolytický.
Toto je možné vykonať aj v prípade sériovej elektrolýzy. Musia sa však vziať do úvahy dva faktory:
1. Pretože je generátor jeden pre všetky elektrolytické články, čas (t) a intenzita elektrického prúdu (i) budú rovnaké pre všetky články. Preto elektrický náboj (Q) bude tiež rovnaký pre všetky články;
2. Hmotnosť získaná alebo transformovaná v každej bunke bude iná, pretože látky obsiahnuté v každej z nich sú odlišné. Je to napríklad preto, že ión Zn2+ vyžaduje dvakrát toľko elektrónov ako Ag ión1+. Tieto hmotnosti je možné vypočítať pomocou pravidiel troch alebo priamo pomocou nasledujúceho vzorca:
m = __M. Q__
q. 96500
Na čom:
M = molárna hmotnosť každej látky;
Q = elektrický náboj systému;
q = iónové náboje, napr. ak sú ióny Ag1+, hodnota q bude 1.
Ukážka príkladu vykonania tohto typu výpočtu:
Príklad: Existujú tri elektrolytické nádrže, zapojené do série, každá s obsahom AgNO3, CuSO4 a ZnCℓ2. Ak vieme, že v prvej kadi bolo uložených 108 g kovového striebra, možno vyvodiť záver, že bolo tiež uložených:
a) 31,75 g kovovej medi.
b) 65,4 g kovového zinku.
c) 63,5 g kovovej medi.
d) 108 g kovovej medi.
e) 108 g kovového zinku.
(Atómové hmotnosti: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Rozhodnutie:
Z hmoty nachádzajúcej sa v prvom elektrolytickom článku môžeme zistiť elektrický náboj systému, ktorý je rovnaký pre všetky články:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol
1 mol. 96500 C 108 g (molárna hmotnosť)
Q 108 g (získaná hmotnosť)
Q = 96 500 ° C
S touto hodnotou v ruke môžeme objaviť masy iných kovov. To sa dá dosiahnuť pomocou pravidla troch alebo vzorca, ktorý bol uvedený skôr:
- Podľa pravidla troch:
2. elektrolytická nádoba: 3. elektrolytická nádoba:
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
96 500 cmAss 96 500 cmZn
mAss = 31,75 gmZn = 32,7 g
- Podľa vzorca: m = __M. Q__
q. 96500
2. elektrolytická nádoba: 3. elektrolytická nádoba:
mAss = (63,5). (96500) mZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
mAss = 31,75 gmZn = 32,7 g
Správnou alternatívou je preto písmeno „a“.
Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm
