Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò nípa Àwọn Ohun Èlò Electrochemical
Ẹ̀rọ-ẹ̀rọ-ẹ̀rọ jẹ́ ẹ̀ka kẹ́mísírì tí ó ń ṣe àgbéyẹ̀wò ìbáṣepọ̀ láàrín àwọn ìhùwàpadà kẹ́mísírì àti iná mànàmáná. Nínú ìgbésí ayé ojoojúmọ́, a lè rí kẹ́mísírì oníná ní onírúurú ẹ̀ka, bí bátìrì, àwọn sensọ̀, ìparun, àti àwọn ìlànà electroplating. Láti lóye èyí síwájú sí i, a gbé àwọn àpẹẹrẹ ìṣòro àti ìjíròrò tí ó níí ṣe pẹ̀lú àwọn ohun èlò electrochemistry kalẹ̀.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Batiri Galvanic (Ẹ̀rọ Voltaic)
Ìbéèrè:
A ṣe sẹ́ẹ̀lì galvanic pẹ̀lú àwọn elektirọd Zn (zinc) àti Cu (copper) tí a tẹ̀ sínú àwọn omi ZnSO₄ àti CuSO₄ lẹ́sẹẹsẹ. Agbára elektirọd boṣewa fún Zn²⁺/Zn jẹ́ -0,76 V, àti fún Cu²⁺/Cu jẹ́ +0,34 V. Ṣírò folti sẹ́ẹ̀lì (E° cell) ti sẹ́ẹ̀lì galvanic.
Ìjíròrò:
1. Pinnu Ìṣẹ̀dá Ìdajì Sẹ́ẹ̀lì:
– Ìṣẹ̀dá ìdajì sẹ́ẹ̀lì fún zinc (Zn):
\[
Zn \ọtuntarrow Zn^{2+} + 2e^-
\]
– Ìhùwàsí ìdajì sẹ́ẹ̀lì fún bàbà (Cu):
\[
Cu^{2+} + 2e^- \ọtun-ọtun Cu
\]
2. Ṣíṣàfihàn Anode àti Kathode:
– Anode (ìfàmọ́ra): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (odi diẹ sii, -0.76 V)
- Cathode (idinku): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (dara diẹ sii, +0.34 V)
3. Ṣíṣírò Fóltéèjì Sẹ́ẹ̀lì (Sẹ́ẹ̀lì E°):
– Fọ́múlá fóólítì sẹ́ẹ̀lì déédé:
\[
E°_{\text{cell}} = E°_{\text{cathode}} – E°_{\text{anode}}
\]
Pẹ̀lú:
\[
E°_{\text{cathode}} = +0,34 \text{ V}
\]
\[
E°_{\text{anode}} = -0,76 \text{ V}
\]
– Nítorí náà, folti sẹẹli:
\[
E°_{\text{sel}} = 0.34 \text{ V} – (-0.76 \text{ V}) = 1.10 \text{ V}
\]
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Electrolysis ti Solution NaCl
Ìbéèrè:
Nínú electrolysis ti ojutu NaCl (aq) kan nipa lilo awọn elekitirodu inert, pinnu awọn gaasi ti a ṣejade ni anode ati kathode. Bakannaa, kọ awọn iṣe ti o waye ni elekitirodu kọọkan silẹ.
Ìjíròrò:
1. Ìhùwàsí ní Electrode náà:
– Katode (Idinku):
Àwọn ion tí ó lè ní ipa nínú rẹ̀ ni Na⁺ àti H₂O.
Àwọn ìṣesí ìdínkù tí ó sábà máa ń ṣẹlẹ̀ ni:
\[
2H_2O + 2e^- \ofi ọtun H_2 (g) + 2OH^-
\]
Nítorí náà, gáàsì tí a ń ṣe ní katódì náà ni \(H_2 \).
– Anode (Ìdènà ìdènà):
Àwọn ion tí ó lè ní ipa nínú rẹ̀ ni Cl⁻ àti H₂O.
Awọn aati oxidation ti o maa n waye ni:
\[
2Cl^- \ọtun-ọtun Cl_2 (g) + 2e^-
\]
Nítorí náà, gáàsì tí a ń ṣe ní anode ni \(Cl_2 \).
2. Ìdáhùn gbogbogbòò:
– Ìdáhùn ní katodi:
\[
2H_2O + 2e^- \ofi ọtun H_2 (g) + 2OH^-
\]
– Ìdáhùn sí anode:
\[
2Cl^- \ọtun-ọtun Cl_2 (g) + 2e^-
\]
– Àpapọ̀ ìṣesí:
\[
2H_2O + 2Cl^- \ota ọtun H_2 (g) + Cl_2 (g) + 2OH^-
\]
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 3: Ìlànà Ìfọ́mọ́ra Electroplating
Ìbéèrè:
Ṣírò ìwọ̀n fàdákà (Ag) tí a gbé sórí katódì nípa lílo agbára iná mànàmáná ti 0,5 A fún wákàtí méjì nínú omi AgNO₃ kan. Ìwọ̀n fàdákà molar jẹ́ 107,87 g/mol àti Faraday 1 dọ́gba pẹ̀lú 96.485 C/mol e⁻.
Ìjíròrò:
1. Pinnu Iye Agbara Ina Lapapọ (Q):
– Ọwọ́lọ́wọ́ (I) = 0.5 A
– Àkókò (t) = wákàtí 2 = 2 × 3600 ìṣẹ́jú-àáyá = 7200 ìṣẹ́jú-àáyá
– A ṣe iṣirò iye agbara ina (Q) lapapọ nipa lilo agbekalẹ naa:
\[
Q = I \igba t
\]
- Nítorí náà:
\[
Q = 0.5 \ọrọ{ A} \igba 7200 \ọrọ{ s} = 3600 \ọrọ{ C}
\]
2. Ṣíṣírò Iye Àwọn Moles ti Electrons (n):
– 1 moolu ti elekitironi = 96.485 C
– Iye awọn moles ti awọn elekitironi ti a fi jiṣẹ:
\[
n = \frac{3600 \text{ C}}{96.485 \text{ C/mol}} \approx 0.0373 \text{mol}
\]
3. Ṣíṣàlàyé Ìwọ̀n Fadaka Tí A Fi Sílẹ̀:
– Idinku esi ni katodi naa:
\[
Ag^+ + e^- \rightarrow Ag \text{(s)}
\]
– mole elekitironi kan n pese moolu Ag kan
– Iye awọn moles ti Ag ti a fi pamọ:
\[
0.0373 \ọ̀rọ̀{ mol Ag}
\]
– Lilo ibi-iwọn molar ti Ag (107,87 g/mol):
\[
\text{Ibu ti Ag} = 0.0373 \text{ mol} \times 107.87 \text{ g/mol} \approx 4.02 \text{ g}
\]
Nítorí náà, ìwọ̀n fàdákà tí a gbé sórí katódì náà jẹ́ nǹkan bí 4.02 giramu.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 4: Ìbàjẹ́
Ìbéèrè:
Ṣàlàyé bí irin ṣe ń jẹrà ní àyíká tí ó ní ọ̀rinrin, kí o sì kọ àwọn ìṣesí kẹ́míkà tí ó ń ṣẹlẹ̀ sílẹ̀.
Ìjíròrò:
1. Awọn ipele ibajẹ:
– Ìdáhùn ní Anode:
A máa ń sọ irin di oxidized sí àwọn ions ferric:
\[
Fe \ọtun Fe^{2+} + 2e^-
\]
– Ìdáhùn ní Katode:
Atẹ́gùn nínú afẹ́fẹ́ máa ń ṣe àtúnṣe pẹ̀lú omi àti àwọn elekitironi láti inú anode:
\[
O_2 + 4H^+ + 4e^- \ọtunta 2H_2O
\]
Nínú àyíká tí kò ní ekikan, ìṣesí tó ṣeéṣe jùlọ ni:
\[
O_2 + 2H_2O + 4e^- \ọtun-ọtun 4OH^-
\]
2. Ìṣẹ̀dá Irin Haidroksid:
– Àwọn ions Fe²⁺ dara pọ̀ mọ́ àwọn ions OH⁻ láti ṣẹ̀dá Fe(OH)₂:
\[
Fe^{2+} + 2OH^- \ọtunta Fe(OH)_2
\]
3. Ìṣẹ̀dá ipata:
– Síwájú sí i, ìfọ́sídíríìdì Fe(OH)₂ máa ń mú Fe(OH)₃ jáde, èyí tó máa ń gbẹ láti di ipata (Fe₂O₃.nH₂O):
\[
4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \ọtun-ọtun 4Fe(OH)_3
\]
– Fe(OH)₃ le yipada si Fe₂O₃ nipa pipadanu omi:
\[
2Fe (OH) _3 \ọtun Fe_2O_3 + 3H_2O
\]
Ilana yii fihan bi irin ṣe n jẹrà nipasẹ awọn iṣejade elekitirokemika. Imọ nipa ipata ṣe pataki fun mimu ki awọn ohun elo irin duro ni awọn ile ati awọn amayederun.
Nípa lílóye àwọn àpẹẹrẹ ìbéèrè àti ìjíròrò tí a gbé kalẹ̀ lókè yìí, a nírètí pé àwọn òǹkàwé lè ní òye tó ṣe kedere nípa lílo àwọn ìlànà electrochemical nínú ìgbésí ayé ojoojúmọ́.
