Àwọn Ìbéèrè Àpẹẹrẹ àti Ìjíròrò nípa Àwọn Ohun Èlò Electrochemical: Ìbòrí Irin
Ẹ̀rọ-ẹ̀rọ-ẹ̀rọ jẹ́ ẹ̀ka kẹ́mísírì tí ó ń ṣe àgbéyẹ̀wò ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn ìhùwàpadà kẹ́mísírì àti ìṣàn iná mànàmáná. Ọ̀kan lára àwọn ohun èlò tí ó wọ́pọ̀ jùlọ tí ó sì wúlò jùlọ fún electrochemistry ni plating irin, tàbí electrodeposition. A ń lo irin plating ní onírúurú iṣẹ́, láti ohun ọ̀ṣọ́ sí iṣẹ́, bíi àwọn ìbòrí tí kò lè jẹ́ kí ipata bàjẹ́ tàbí mímú kí iná mànàmáná sunwọ̀n síi.
Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìṣòro tó ní í ṣe pẹ̀lú lílo electrochemistry nínú ìbòrí irin, pẹ̀lú àwọn ìgbésẹ̀ láti yanjú wọn. Lílóye àwọn èrò ìpìlẹ̀ àti àwọn ìlò ìṣe ti electrodeposition yóò ràn ọ́ lọ́wọ́ láti yanjú onírúurú ìṣòro ní ẹ̀ka yìí. Àwọn àpẹẹrẹ ìṣòro díẹ̀ nìyí:
Àpẹẹrẹ Ìṣòro 1: Fífi Fadaka sí Ejò
Ìbéèrè:
O fẹ́ fi omi fadaka (AgNO3) bo aṣọ idẹ kan. Ìwọ̀n bàbà náà jẹ́ 500 giramu, ó ń lo ampu ina mànàmáná méjì, ó sì nílò àkókò ìbòrí tó jẹ́ wákàtí kan. Gírámù mélòó ni a ó fi bo aṣọ idẹ náà?
Ìjíròrò:
1. Pinnu agbara ina ti a lo:
A le ṣe iṣiro idiyele ina ti a lo (Q) nipa lilo agbekalẹ naa:
\[
Q = I \igba t
\]
Mo ṣe é:
– I = ina mọnamọna (ampers)
– t = àkókò (ìṣẹ́jú-àáyá)
Yi akoko pada lati awọn wakati si awọn iṣẹju-aaya:
\[
t = 1 \ìkọ̀wé{ wákàtí} \ìgbà 3600 \ìkọ̀wé{ ìṣẹ́jú-àáyá/wákàtí} = 3600 \ìkọ̀wé{ ìṣẹ́jú-àáyá}
\]
Iṣiro idiyele ina:
\[
Q = 2 \ọrọ{ A} \igba 3600 \ọrọ{ s} = 7200 \ọrọ{ Coulomb}
\]
2. Ṣíṣírò ìṣàn omi Faraday (nF):
Ìhùwàsí fàdákà ti Ag+ sí Ag(s) ni:
\[
\text{Ag}^+ + e^- \rightarrow \text{Ag}
\]
Èyí túmọ̀ sí wípé móólù 1 ti àwọn elekíróníkì ni a nílò láti fi móólù fàdákà kan sí i.
Iye ti Faraday's constant (F) jẹ 96485 Coulombs/mol elekitirons.
Iṣiro awọn moles ti awọn elekitironi ti a lo:
\[
\text{n} = \frac{Q}{F} = \frac{7200 \text{ C}}{96485 \text{ C/mol}} = 0.0746 \text{mol}
\]
3. Ṣíṣírò Ìwọ̀n Fadaka tí a fi bò:
Nípa lílo ìwọ̀n molar ti Ag (107.87 g/mol), a le ṣírò ìwọ̀n fàdákà gẹ́gẹ́ bí:
\[
\text{Ibu ti Ag} = 0.0746 \text{ mol} \times 107.87 \text{ g/mol} = 8.05 \text{ g}
\]
Nítorí náà, a ó fi 8.05 giramu fàdákà bo aṣọ bàbà náà.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Ìmúṣe Àwọ̀
Ìbéèrè:
Tí ó bá jẹ́ pé nínú ìlànà ìbòrí fàdákà tó ti kọjá, agbára ìbòrí náà jẹ́ 85% péré, iye giramu fàdákà mélòó ni a fi bo aṣọ bàbà náà ní tòótọ́?
Ìjíròrò:
1. Ṣíṣírò Ìwọ̀n Fadaka Pẹ̀lú Ìṣiṣẹ́:
Ìwọ̀n fàdákà tí a fi bò láì gba ìṣiṣẹ́ rẹ̀ rò jẹ́ 8.05 giramu (láti inú àpẹẹrẹ ìbéèrè 1).
Ní 85% ṣíṣe, ìwọ̀n gidi ti fadaka tí a fi bò ni:
\[
\text{Iwọn gangan ti Ag} = 8.05 \text{ g} \times 0.85 = 6.84 \text{ g}
\]
Nítorí náà, a fi 6.84 giramu fàdákà bo aṣọ bàbà náà gan-an.
Àpẹẹrẹ 3: Fífi àwọn irin míràn bo ara wọn
Ìbéèrè:
Tí o bá fẹ́ fi irin nickel bo ohun kan nípa lílo omi NiSO4, ìgbà wo ni yóò gbà láti fi 10 giramu nickel bo ohun kan tí ìṣiṣẹ́ tí a lò bá jẹ́ 3 Amperes?
Ìjíròrò:
1. Pípín Ìbéèrè fún Mole Electron:
Ìhùwàsí àwo nickel ti Ni^2+ sí Ni(s) ni:
\[
\text{Ni}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Ni}
\]
Èyí túmọ̀ sí wípé a nílò móólù méèjì ti àwọn elekíróníkì láti fi móólù méèlù kan ti nikléètì sí i.
2. Ṣíṣírò àwọn Moles ti Nickel:
Nípa lílo ìwọ̀n molar ti nickel (58.69 g/mol), àwọn moles ti nickel tí a nílò ni:
\[
\text{n (Ni)} = \frac{10 \text{g}}{58.69 \text{g/mol}} = 0.1704 \text{ mol Ni}
\]
3. Ṣíṣírò àwọn Moles ti Electron:
Nítorí pé moolu nickel kọ̀ọ̀kan nílò moolu elekitironi meji:
\[
\text{n (elekitironi)} = 0.1704 \text{ mol Ni} \times 2 \text{ mol e^-}/\text{ mol Ni} = 0.3408 \text{ mole elekitironi}
\]
4. Ṣíṣírò owó iná mànàmáná:
Nípa lílo àìyípadà Faraday (F = 96485 C/mol), agbára iná mànàmáná tí a nílò ni:
\[
Q = \text{n (elektroni)} \times F = 0.3408 \text{mol} \times 96485 \text{C/mol} = 32872 \text{C}
\]
5. Ṣíṣírò Àkókò Tí A Nílò:
Pẹ̀lú ìsan (I) ti 3 Amperes, àkókò (t) tí a nílò ni:
\[
t = \frac{Q}{I} = \frac{32872 \text{ C}}{3 \text{ A}} = 10957.33 \text{seconds}
\]
Yipada awọn iṣẹju-aaya si awọn wakati:
\[
t = \frac{10957.33 \text{ s}}{3600 \text{ s/wakati}} = 3.04 \text{ wakati}
\]
Nítorí náà, àkókò tí a nílò láti fi bo 10 giramu ti nickel jẹ́ nǹkan bí wákàtí 3.04.
Ipari
Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ti jíròrò ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣòro nípa lílo electrochemistry nínú ìbòrí irin. Nípa lílóye àwọn ìgbésẹ̀ tó wà nínú ìbòrí fàdákà àti nickel, o lè ní òye tó jinlẹ̀ nípa àwọn lílo electrochemistry tó wúlò. Àwọn ìlànà bíi pípinnu ìdíyelé iná mànàmáná tí a lò, ṣíṣírò àwọn moles ti elekitironi àti ìwọ̀n irin tí a fi bò, àti pípinnu àkókò tí a nílò fún ìbòrí ni gbogbo àwọn ọgbọ́n pàtàkì tí a nílò ní ẹ̀ka yìí.
A nireti pe nkan yii yoo wulo lati ran ọ lọwọ lati mọ awọn imọran ati awọn lilo ti elekitirokimistri ninu awo irin.
