Ceisteanna Samplacha agus Plé ar Chealla Leictrealaíocha
Is gléas í cill leictrealaíoch a úsáidtear chun fuinneamh leictreach a thiontú ina imoibriú ceimiceach neamh-spontáineach, murab ionann agus cill voltaigh nó cill ghalbhánach, a thiontaíonn fuinneamh ceimiceach ina fhuinneamh leictreach. I gcill leictrealaíoch, úsáidtear sruth leictreach chun imoibriú ceimiceach a chur i bhfeidhm nach dtarlódh murach sin gan fuinneamh leictreach breise. Tá an coincheap seo ríthábhachtach in iarratais thionsclaíocha éagsúla amhail táirgeadh miotail íona, leictrealú uisce chun hidrigin agus ocsaigin a tháirgeadh, agus go leor eile.
Pléifear san alt seo roinnt samplaí de fhadhbanna leictrealúis mar aon lena bplé a chabhróidh le daltaí coincheap na gcealla leictrealaíocha a thuiscint níos doimhne.
Ceist Shamplach 1: Leictrealú Tuaslagáin NaCl
Pertanyaan
Déantar tuaslagán clóiríd sóidiam (NaCl) a leictrilú ag baint úsáide as leictreoidí támha. Scríobh na frithghníomhartha a tharlaíonn ag an gcatóid agus an anóid agus na táirgí a fhoirmítear ag gach leictreoid.
Plé
I gcill leictrealaíoch, bíonn dhá leictreoid ann: an catóid (leictreoid dhiúltach) agus an anóid (leictreoid dhearfach). Tarlaíonn leictrealú tuaslagáin NaCl i ndá chéim: an t-imoibriú ag an gcatóid agus an t-imoibriú ag an anóid.
1. Imoibriú ag an gcatóid:
Ag an gcatóid, is iad na hiain atá i gceist ná iain Na^+ agus iain H_2O. Mar sin féin, is fusa iain H_2O a laghdú ná iain Na^+ mar gheall ar a gcumas laghdaithe níos airde.
Is é an t-imoibriú a tharlaíonn ag an gcatóid ná:
"`
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (Poitéinseal laghdaithe = -0.83 V)
"`
Is é an táirge a tháirgtear ag an gcatóid gás hidrigine (H₂).
2. Imoibriú ag an anóid:
Ag an anóid, is iad na hiain atá i gceist ná iain Cl⁻ agus iain H_2O. Is fusa iain Cl⁻ a ocsaídiú ná iain H_2O mar gheall ar a gcumas ocsaídiúcháin níos ísle.
Is é an t-imoibriú a tharlaíonn ag an anóid ná:
"`
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (Poitéinseal ocsaídiúcháin = -1.36 V)
"`
Is é an táirge a tháirgtear ag an anóid gás clóirín (Cl₂).
Mar sin, i leictrealú tuaslagáin NaCl, is gás hidrigine (H₂) an táirge a tháirgtear ag an gcatóid agus gás clóirín (Cl₂) ag an anóid.
Ceist Shamplach 2: Leictrealú Tuaslagáin CuSO₄ le Leictreoidí Copair
Pertanyaan
Rinneadh leictrealú tuaslagáin sulfáit chopair(II) (CuSO₄) ag baint úsáide as leictreoidí copair. Scríobh na frithghníomhartha a tharlaíonn ag an gcatóid agus an anóid agus na táirgí a fhoirmítear ag gach leictreoid.
Plé
Sa chás seo, ní leictreoid támh í an leictreoid, ach leictreoid chopair, mar sin imoibríonn an leictreoid.
1. Imoibriú ag an gcatóid:
Ag an gcatóid, laghdófar na hiain Cu²⁺ ag an anóid.
"`
Cu²⁺(d) + 2e⁻ → Cu(s) (Poitéinseal laghdaithe = +0.34 V)
"`
Is copar soladach (Cu) an táirge a tháirgtear ag an gcatóid a thaisctear ar an leictreoid.
2. Imoibriú ag an anóid:
Ag an anóid, déanfar an leictreoid copair féin a ocsaídiú.
"`
Cu(s) → Cu²⁺(d) + 2e⁻ (Poitéinseal ocsaídiúcháin = -0.34 V)
"`
Is iad iain Cu²⁺ an táirge a tháirgtear ag an anóid.
Ós rud é gur copar atá san leictreoid, déantar na hiain Cu²⁺ atá leictrealaithe sa tuaslagán a chúiteamh trí thuaslagadh copair ag leictreoid anóid.
Sampla 3: Mais an Mhiotail Taiscthe
Pertanyaan
I gcill leictrealaíoch, sreabhann 0.2 móil d'leictreoin trí thuaslagán CuSO₄. Cé mhéad gram copair a thaisctear ag an gcatóid?
Plé
Is féidir líon na móil leictreon (F) atá ag sreabhadh a úsáid chun líon na móil miotail atá taiscthe a chinneadh. Seo cothromóid Faraday le haghaidh taiscthe miotail:
[n = \frac{Q}{Fz} \]
Cá háit:
– Q = méid an mhuirir (i gCúlomb)
– F = tairiseach Faraday (96500 C/mol)
– z = líon na leictreon in aghaidh an mhóil imoibrithe.
Sa chás seo, ionsúnn Cu²⁺ dhá leictreon chun Cu a dhéanamh, mar sin z = 2.
Is é líon na mól copair a taisceadh ná:
[n = \frac{0.2 \text{ móil leictreon}}{2} = 0.1 \text{ móil Cu} \]
Meáchan copair taiscthe:
\[ \text{mais Cu} = n \times \text{Mr} \]
áit a seasann Mr do mhais mhólarach Cu (63.5 g/mol)
Mar sin:
\[ \text{mais Cu} = 0.1 \times 63.5 = 6.35 \text{ gram} \]
Mar sin, déanfar 6.35 gram de chopar a thaisceadh ar an gcatóid.
Ceist Shamplach 4: Leictrealú Tuaslagáin KI
Pertanyaan
Déantar leictrealú tuaslagáin KI ag baint úsáide as leictreoidí támha. Scríobh na frithghníomhartha a tharlaíonn ag an gcatóid agus an anóid agus na táirgí a fhoirmítear ag gach leictreoid.
Plé
1. Imoibriú ag an gcatóid:
Ag an gcatóid, is iad na hiain atá i gceist ná iain K⁺ agus H_2O. Is fusa H_2O a laghdú ná iain K⁺.
"`
2H₂O(c) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(d)
"`
Is é an táirge a tháirgtear ag an gcatóid gás hidrigine (H₂).
2. Imoibriú ag an anóid:
Ag an anóid, is iad na hiain atá i gceist ná iain I⁻ agus H_2O. Is fusa iain I⁻ a ocsaídiú ná iain H_2O.
"`
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
"`
Is é iaidín (I₂) an táirge a tháirgtear ag an anóid.
Mar sin, i leictrealú tuaslagáin KI, is gás hidrigine (H₂) an táirge a tháirgtear ag an gcatóid agus iaidín (I₂) ag an anóid.
Ag dúnadh
Tá tuiscint mhaith ar phrionsabail agus ar fheidhmeanna cealla leictrealaíocha riachtanach do mhic léinn ceimice agus do ghairmithe i réimsí ar nós miotalóireachta, táirgeadh ceimiceach, agus tionscal an fhuinnimh. Cuireann an t-alt seo roinnt samplaí de fhadhbanna leictrealaíocha agus a réitigh i láthair chun cabhrú leis an tuiscint seo a threisiú. Táthar ag súil go gcuideoidh máistreacht na gcoincheapa bunúsacha seo le fadhbanna praiticiúla agus teoiriciúla éagsúla a bhíonn le sárú sa saol mór a réiteach.
