מוסטער פראגעס און דיסקוסיע פון עלעקטראָכעמישע אַפּליקאַציעס
עלעקטראָכעמיע איז אַ צווייַג פֿון כעמיע וואָס שטודירט די פֿאַרבינדונג צווישן כעמישע רעאַקציעס און עלעקטריע. אין וואָכעדיקן לעבן קען מען געפֿינען עלעקטראָכעמיע אין פֿאַרשידענע פֿעלדער, ווי למשל באַטעריעס, סענסאָרן, קעראָוזיע און עלעקטראָפּלייטינג פּראָצעסן. כּדי דאָס ווײַטער צו פֿאַרשטיין, פּרעזענטירן מיר עטלעכע בײַשפּיל פּראָבלעמען און דיסקוסיעס פֿאַרבונדן מיט עלעקטראָכעמיע אַפּליקאַציעס.
בייַשפּיל קשיא 1: גאַלוואַנישע באַטאַרייע (וואָלטאַישע צעל)
פראגע:
א גאַלוואַנישע צעל ווערט געמאַכט מיט Zn (צינק) און Cu (קופּער) עלעקטראָדן איינגעטובלט אין ZnSO₄ און CuSO₄ לייזונגען בהתאמה. דער נאָרמאַלער עלעקטראָד פּאָטענציאַל פֿאַר Zn²⁺/Zn איז -0,76 V, און פֿאַר Cu²⁺/Cu איז +0,34 V. רעכנט אויס די צעל וואָולטאַזש (E° צעל) פון דער גאַלוואַנישער צעל.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. באַשטימען די האַלב צעל רעאַקציע:
– האַלב-צעל רעאַקציע פֿאַר צינק (Zn):
\[
Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-
\]
– האַלב-צעל רעאַקציע פֿאַר קופּער (Cu):
\[
Cu^{2+} + 2e^- \רעכטער אַרראָו Cu
\]
2. אידענטיפיצירן די אנאדע און קאטאד:
– אנאד (אקסידאציע): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (מער נעגאטיוו, -0.76 V)
- קאַטאָוד (רעדוקציע): קו²⁺ + 2e⁻ → קו (מער positive, +0.34 וו)
3. אויסרעכענען צעל וואָולטאַזש (E° צעל):
– סטאַנדאַרט צעל וואָולטידזש פאָרמולע:
\[
E°_{\text{cell}} = E°_{\text{cathode}} – E°_{\text{anode}}
\]
מיט:
\[
E°_{\text{קאַטאָדע}} = +0,34 \text{ V}
\]
\[
E°_{\text{אַנאָדע}} = -0,76 \text{ V}
\]
– אַזוי, די צעל וואָולטאַזש:
\[
E°_{\text{sel}} = 0.34 \text{V} – (-0.76 \text{V}) = 1.10 \text{V}
\]
בייַשפּיל קשיא 2: עלעקטראָליז פון NaCl לייזונג
פראגע:
אין דער עלעקטראָליז פון אַ NaCl (aq) לייזונג מיט אינערטע עלעקטראָדן, באַשטימט די גאַזן וואָס ווערן פּראָדוצירט ביי דער אַנאָדע און קאַטאָדע. אויך, שרייבט אַראָפּ די רעאַקציעס וואָס פּאַסירן ביי יעדער עלעקטראָד.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. רעאַקציע בײַ דער עלעקטראָד:
– קאַטאָדע (רעדוקציע):
די יאָנען וואָס קענען זיין ינוואַלווד זענען Na⁺ און H₂O.
די רעדוקציע רעאַקציעס וואָס פּאַסירן געוויינטלעך זענען:
\[
2ה_2אָ + 2ע^- \rightarrow ה_2 (ג) + 2אָה^-
\]
אַזוי, דער גאַז וואָס ווערט פּראָדוצירט בײַ דער קאַטאָדע איז \(H_2 \).
– אנאד (אקסידאציע):
די יאָנען וואָס קענען זיין ינוואַלווד זענען Cl⁻ און H₂O.
די אָקסידאַציע רעאַקציעס וואָס פּאַסירן געוויינטלעך זענען:
\[
2Cl^- \רעכטער Cl_2 (g) + 2e^-
\]
אַזוי, דער גאַז וואָס ווערט פּראָדוצירט בײַ דער אַנאָדע איז Cl₂).
2. אַלגעמיינע רעאַקציע:
– רעאַקציע בײַ דער קאַטאָדע:
\[
2ה_2אָ + 2ע^- \rightarrow ה_2 (ג) + 2אָה^-
\]
– רעאַקציע בײַ דער אַנאָדע:
\[
2Cl^- \רעכטער Cl_2 (g) + 2e^-
\]
– גאַנץ רעאַקציע:
\[
2ה_2אָ + 2קל^- \rightarrow ה_2 (ג) + קל_2 (ג) + 2אָה^-
\]
בייַשפּיל קשיא 3: עלעקטראָפּלייטינג פּראָצעס
פראגע:
רעכנט אויס די מאַסע פון זילבער (Ag) וואָס איז אָפּגעלייגט אויף דער קאַטאָדע דורך אָנווענדן אַן עלעקטרישן קראַנט פון 0,5 A פֿאַר 2 שעה אין אַן AgNO₃ לייזונג. די מאָלאַרע מאַסע פון זילבער איז 107,87 ג/מאָל און 1 פאַראַדיי איז עקוויוואַלענט צו 96.485 C/מאָל e⁻.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. באַשטימען די גאַנצע עלעקטרישע לאַדונג (Q):
– קראַנט (I) = 0.5 A
– צייט (t) = 2 שעה = 2 × 3600 סעקונדעס = 7200 סעקונדעס
– גאַנץ עלעקטרישע לאַדונג (Q) ווערט קאַלקולירט מיט דער פֿאָרמולע:
\[
ק = איך \מאל ט
\]
- אַזוי:
\[
ק = 0.5 A × 7200 s = 3600 C
\]
2. אויסרעכענען די צאָל מאָלן פון עלעקטראָנען (n):
– 1 מאָל עלעקטראָנען = 96.485 C
– צאָל מאָלן פון עלעקטראָנען וואָס ווערן איבערגעגעבן:
\[
n = \frac{3600 \text{C}}{96.485 \text{C/mol}} \approx 0.0373 \text{mol}
\]
3. באַשטימען די מאַסע פון זילבער וואָס איז אַוועקגעלייגט געוואָרן:
– רעדוקציע רעאַקציע בײַ דער קאַטאָדע:
\[
Ag^+ + e^- \rightarrow Ag \text{ (s)}
\]
– 1 מאָל עלעקטראָנען פּראָדוצירט 1 מאָל Ag
– צאָל מאָלן פון Ag דעפּאַזירט:
\[
0.0373 מאָל Ag
\]
– ניצנדיק די מאָלאַרע מאַסע פון Ag (107,87 ג/מאָל):
\[
מאַסע פון Ag = 0.0373 מאָל 107.87 ג/מאָל אַרום 4.02 ג
\]
אזוי, די מאַסע פון זילבער וואָס איז אַוועקגעלייגט אויף דער קאַטאָדע איז בערך 4.02 גראַם.
בייַשפּיל קשיא 4: קעראָוזשאַן
פראגע:
באַשרײַבט דעם קעראָוזשאַן פּראָצעס פֿון אייַזן אין אַ פֿײַכטער סביבה און שרײַבט אַראָפּ די כעמישע רעאַקציעס וואָס פּאַסירן.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
1. קעראָוזשאַן סטאַגעס:
– רעאַקציע בײַ דער אַנאָדע:
אייַזן ווערט אָקסידירט צו פעריק יאָנען:
\[
Fe ≈ Fe² + 2e≈
\]
– רעאַקציע בײַ דער קאַטאָדע:
זויערשטאָף אין דער לופט רעאַגירט מיט וואַסער און עלעקטראָנען פֿון דער אַנאָדע:
\[
O_2 + 4H^+ + 4e^- \רעכטער אַרראָו 2H_2O
\]
אין אַ נייטראַלער-נישט-זויערער סביבה, איז די מער מסתּמא רעאַקציע:
\[
O_2 + 2H_2O + 4e^- \רעכטער אַרראָו 4OH^-
\]
2. פאָרמירונג פון אייַזן הידראָקסייד:
– Fe²⁺ יאָנען פֿאַרבינדן זיך מיט OH⁻ יאָנען צו פֿאָרמירן Fe(OH)₂:
\[
Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2
\]
3. ראַסט פאָרמאַציע:
– ווייטערדיקע אקסידאציע פון Fe(OH)₂ פראדוצירט Fe(OH)₃ וואס טריקנט אויס צו פארמירן ראסט (Fe₂O₃.nH₂O):
\[
4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O 4Fe(OH)_3
\]
– Fe(OH)₃ קען זיך טוישן אין Fe₂O₃ דורך פארלירן וואסער:
\[
2פע(אָה)_3 \rightarrow פע_2אָ_3 + 3ה_2אָ
\]
דיזער פּראָצעס ווײַזט ווי אײַזן קאָראָדירט דורך אַ סעריע עלעקטראָכעמישע רעאַקציעס. וויסן וועגן קאָראָזיע איז וויכטיק פֿאַר אויפֿהאַלטן די האַרטקייט פֿון מעטאַל מאַטעריאַלן אין געבײַדעס און אינפֿראַסטרוקטור.
דורך פֿאַרשטיין די בייַשפּיל פֿראַגעס און דיסקוסיעס אויבן, האָפֿט מען אַז לייענער וועלן קענען באַקומען אַ קלאָרערע בילד פֿון דער פּראַקטישער אָנווענדונג פֿון עלעקטראָכעמישע פּרינציפּן אין וואָכעדיקן לעבן.
