การประยุกต์ด้านปริมาณของอิเล็กโทรไลซิส

ในข้อความ ลักษณะเชิงปริมาณของอิเล็กโทรไลซิสคุณเห็นความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์บางอย่างที่สร้างขึ้นระหว่างปริมาณที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส เช่น กระแสไฟฟ้า (i) ปริมาณประจุไฟฟ้า (Q) ที่จำเป็นสำหรับกระบวนการที่จะเกิดขึ้น และเวลา (t) ที่ นำไปสู่. นอกจากนี้ยังพบปริมาณประจุไฟฟ้าที่บรรทุกเมื่อมีอิเล็กตรอน 1 โมลหรือตามค่าคงที่ของอโวกาโดร 6.02 10²³ อิเล็กตรอน

ความสัมพันธ์โดยย่อคือ:

ต่อไปนี้คือตัวอย่างสามตัวอย่างวิธีที่คุณสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อแก้ปัญหาทางไฟฟ้าเคมีเชิงปฏิบัติ เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าที่นี่เราใช้ค่า 96486 C. อย่างไรก็ตาม ในวรรณคดีเคมีส่วนใหญ่ ใช้ค่าที่ปัดเศษ 96500 C

ตัวอย่างที่ 1: พิจารณาการชุบด้วยไฟฟ้าโดยที่ส่วนหนึ่งเคลือบด้วยเงิน เมื่อสิ้นสุดกระบวนการอิเล็กโทรไลต์นี้ ปริมาณประจุที่ใช้สำหรับ Ag ไอออน⁺ ถ้าพวกเขาลด Ag มันจะเป็น 0.05 ฟาราเดย์ เมื่อรู้ว่ามวลโมลาร์ของเงินมีค่าเท่ากับ 108 กรัม/โมล ให้พูดว่าอะไรคือมวลของเงินที่สะสมในกระบวนการนี้

ความละเอียด:

Ag⁺ _{(ที่นี่)} + และ- → Ag_(ส)
↓ ↓
1 โมล e-1 โมล
↓ ↓
1 ฟาราเดย์ 108 กรัม
0.05 ฟาราเดย์ m
ม. = 5.4 ก.

ตัวอย่างที่ 2: สมมติว่าเรากำลังดำเนินการอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายนิกเกิลซัลเฟต (NiSO)

₄) ใช้กระแสไฟฟ้าเท่ากับ 0.10 A เป็นเวลา 386 วินาที มวลของนิกเกิลที่จะได้รับที่แคโทดจะเป็นเท่าใด (กำหนด: มวลโมลาร์ของ Ni = 58.7 กรัม/โมล)

ความละเอียด:

นิ²⁺  + 2e- → นิ_(ส)
↓ ↓
2 โมล e-1 โมล
↓ ↓
2 (96486 C) 58.7g

ในการสร้างกฎสามความสัมพันธ์และค้นหามวลที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ ก่อนอื่นเราต้องหาปริมาณของประจุไฟฟ้า (Q):

ถาม = ผม t
ถาม = 0.10 386
คิว = 38.6C

ดังนั้นเราจึงมี:

2 (96486 C) 58.7g
38.6 ซม.
ม = 2265.82ซ. g
192972 C
ม. = 0.01174 ก. หรือ 11.74 มก.

ตัวอย่างที่ 3: เรามีถังอิเล็กโทรไลต์สามถังเชื่อมต่อแบบอนุกรมและอยู่ภายใต้กระแสไฟ 5 A เป็นเวลา 32 นาที 10 วินาที ในถังแรก เรามีสารละลาย CuSO₄; อย่างที่สอง เรามีโซลูชัน FeCl_3; และประการที่สาม เรามีโซลูชัน AgNO₃. กำหนดมวลของโลหะแต่ละชนิดที่สะสมอยู่บนขั้วไฟฟ้าของทั้งสามหลุม (มวลโมลาร์: Cu = 63.5 ก./โมล, Fe = 56 ก./โมล, Ag = 108 ก./โมล)

ความละเอียด:

ขั้นแรก ให้ส่งค่าเวลาเป็นวินาที:

1 นาที 60 วินาที
32 นาที t
t = 1920 + 10 วินาที = 1930 วินาที

ด้วยข้อมูลนี้ เราสามารถกำหนดปริมาณประจุไฟฟ้า Q:

ถาม = ผม t
ถาม = 5. 1930
คิว = 9650 C

ตอนนี้ เราใช้กฎสามข้อสำหรับแต่ละครึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในถังทั้งสามเพื่อค้นหามวลของโลหะที่สะสมตามลำดับ:

คิวบาที่ 1: คิวบาที่ 2: คิวบาที่ 3:

ตูด²⁺  + 2e- → Cu_(ส) ศรัทธา³⁺ _{(ที่นี่)} + 3 และ- → เฟ_(ส) Ag⁺ _{(ที่นี่)} + และ- → Ag_(ส)
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2 โมล e-1 mol 3 mol e- 1 โมล 1 โมล e-1 โมล
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2. (96486 C) 63.5 ก. 3 (96486 C) 56 ก. 96486 C 108 ก
9650 C m 9650 C m 9650 C m
ม. ≈ 3.175 ก. Cu_(ส)m ≈ 1.867 g ของ Fe of_(ส)m = 10.8 กรัมของ Ag_(ส)

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aplicacoes-dos-aspectos-quantitativos-eletrolise.htm