Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò nípa Àwọn Sẹ́ẹ̀lì Electrolytic
Sẹ́ẹ̀lì elektrolytic jẹ́ ẹ̀rọ kan tí a ń lò láti yí agbára iná mànàmáná padà sí ìṣe kẹ́míkà tí kìí ṣe ti ara ẹni, láìdàbí sẹ́ẹ̀lì voltaic tàbí sẹ́ẹ̀lì galvanic, tí ó yí agbára kẹ́míkà padà sí agbára iná mànàmáná. Nínú sẹ́ẹ̀lì elektrolytic kan, a ń lo agbára iná mànàmáná láti fipá mú ìṣe kẹ́míkà kan tí kìí bá ṣẹlẹ̀ láìsí agbára iná mànàmáná afikún. Èrò yìí ṣe pàtàkì nínú onírúurú ohun èlò ilé-iṣẹ́ bíi ṣíṣe àwọn irin mímọ́, electrolysis ti omi láti ṣe hydrogen àti oxygen, àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ míràn.
Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò ọ̀pọ̀lọpọ̀ àpẹẹrẹ àwọn ìṣòro electrolysis pẹ̀lú àwọn ìjíròrò wọn tí ó lè ran àwọn akẹ́kọ̀ọ́ lọ́wọ́ láti lóye èrò àwọn sẹ́ẹ̀lì electrolytic jinlẹ̀ sí i.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Electrolysis ti Solution NaCl
Pertanyaan
A máa fi àwọn elektrodi aláìlágbára ṣe omi sodium chloride (NaCl) nípa lílo electrolyze. Kọ àwọn ìṣesí tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní cathode àti anode àti àwọn ọjà tí a ṣe ní elektrodi kọ̀ọ̀kan.
Ifọrọwanilẹnuwo
Nínú sẹ́ẹ̀lì electrolytic kan, àwọn elekitirodu méjì ló wà: katode (elekitirodu odi) àti anode (elekitirodu rere). Elekitirolisi ti omi NaCl kan waye ni awọn ipele meji: iṣe ni katode ati iṣe ni anode.
1. Ìhùwàpadà ní Katode:
Ní katódì, àwọn ion tó wà nínú rẹ̀ ni àwọn ion Na^+ àti àwọn ion H_2O. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ion H_2O rọrùn láti dínkù ju àwọn ion Na^+ lọ nítorí agbára wọn láti dínkù tó ga jù.
Iṣe ti o waye ni katode ni:
““
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (Agbára ìdínkù = -0.83 V)
““
Ọjà tí a ń ṣe ní cathode ni hydrogen gaasi (H₂).
2. Ìdáhùn sí Anode:
Ní anode, àwọn ion tó wà nínú rẹ̀ ni àwọn ion Cl⁻ àti àwọn ion H_2O. Àwọn ion Cl⁻ rọrùn láti yọ́ oxidize ju àwọn ion H_2O lọ nítorí agbára ìfọ́ oxidation wọn tó kéré síi.
Iṣe ti o waye ni anode ni:
““
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (Agbára ìfàsẹ́yìn = -1.36 V)
““
Ọjà tí a ń ṣe ní anode ni gaasi chlorine (Cl₂).
Nítorí náà, nínú electrolysis ti ojutu NaCl, ọjà tí a ṣe ní kathode ni gaasi hydrogen (H₂) àti ní anode ni gaasi chlorine (Cl₂).
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Electrolysis ti Ojútùú CuSO₄ pẹ̀lú Electrodes Ejò
Pertanyaan
A lo àwọn elekitirodì bàbà láti ṣe electrolysis ti copper(II) sulfate (CuSO₄). Kọ àwọn ìṣesí tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní cathode àti anode àti àwọn ọjà tí a ṣe ní elekitirodì kọ̀ọ̀kan.
Ifọrọwanilẹnuwo
Nínú ọ̀ràn yìí, elekitirodu kìí ṣe aláìlágbára, ṣùgbọ́n elekitirodu bàbà ni, nítorí náà elekitirodu náà yóò dáhùn padà.
1. Ìhùwàpadà ní Katode:
Ní katódì náà, àwọn ion Cu²⁺ ní anode yóò dínkù.
““
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (O pọju Idinku = +0.34 V)
““
Ọjà tí a ń ṣe ní katódì náà ni bàbà líle (Cu) tí a gbé sórí elekitiródì náà.
2. Ìdáhùn sí Anode:
Ní anode náà, a ó fi elektirọdu bàbà náà ṣe é.
““
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (O pọju Oxidation = -0.34 V)
““
Ọjà tí a ṣe ní anode ni àwọn ions Cu²⁺.
Nítorí pé elekitirodu náà jẹ́ bàbà, a máa san àwọn ion Cu²⁺ tí a fi elekitirodu sínú omi náà padà nípa títú bàbà ní elekitirodu anode.
Àpẹẹrẹ 3: Ìwọ̀n Irin tí a fi pamọ́
Pertanyaan
Nínú sẹ́ẹ̀lì electrolytic kan, 0.2 mol ti àwọn elekitironi ń ṣàn nípasẹ̀ omi CuSO₄ kan. Iye giramu bàbà mélòó ni a kó pamọ́ sí inú kathode náà?
Ifọrọwanilẹnuwo
A le lo iye moles ti elekitironi (F) ti n ṣàn lati pinnu iye moles ti irin ti a fi sinu. Iṣiro Faraday fun ibi ipamọ irin ni:
\[ n = \frac{Q}{Fz} \]
iṣẹ́ mi:
– Q = iye agbara (ninu Coulombs)
– F = Àìyípadà Faraday (96500 C/mol)
– z = iye awọn elekitironi fun moolu ti iṣedaṣe.
Nínú ọ̀ràn yìí, Cu²⁺ máa ń gba àwọn elekitironi méjì láti di Cu, nítorí náà z = 2.
Iye awọn moles ti idẹ ti a fi pamọ ni:
\[ n = \frac{0.2 \text{ awọn moles ti elekitironi}}{2} = 0.1 \text{ awọn moles ti Cu} \]
Ìwọ̀n bàbà tí a fi pamọ́:
\[ \text{mass of Cu} = n \times \text{Mr} \]
níbi tí Mr jẹ́ ìwọ̀n molar ti Cu (63.5 g/mol)
Nítorí náà:
\[ \text{ibi-iṣu ti Cu} = 0.1 \igba 63.5 = 6.35 \text{ giramu} \]
Nítorí náà, a ó fi 6.35 giramu bàbà sí orí katódì náà.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 4: Ìlànà Electrolysis ti KI
Pertanyaan
A máa ń lo àwọn elektrodi aláìlágbára láti ṣe electrolysis ti omi KI. Kọ àwọn ìṣesí tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní cathode àti anode àti àwọn ọjà tí a ṣe ní elektrodi kọ̀ọ̀kan.
Ifọrọwanilẹnuwo
1. Ìhùwàpadà ní Katode:
Ní katódì, àwọn ion tó wà nínú rẹ̀ ni àwọn ion K⁺ àti H⁺. Ó rọrùn láti dín H⁺ kù ju àwọn ion K⁺ lọ.
““
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
““
Ọjà tí a ń ṣe ní cathode ni hydrogen gaasi (H₂).
2. Ìdáhùn sí Anode:
Ní anode, àwọn ion tó wà nínú rẹ̀ ni àwọn ion I⁻ àti H_2O. Àwọn ion I⁻ rọrùn láti fi oxidize ju àwọn ion H_2O lọ.
““
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
““
Ọjà tí a ń ṣe ní anode ni iodine (I₂).
Nítorí náà, nínú electrolysis ti ojutu KI, ọjà tí a ṣe ní kathode ni hydrogen gaasi (H₂) àti ní anode ni iodine (I₂).
Penutup
Òye tó dájú nípa àwọn ìlànà àti ìlò àwọn sẹ́ẹ̀lì electrolytic ṣe pàtàkì fún àwọn akẹ́kọ̀ọ́ kemistri àti àwọn ògbóǹtarìgì ní àwọn ẹ̀ka bíi irin, ìṣẹ̀dá kẹ́míkà, àti ilé iṣẹ́ agbára. Àpilẹ̀kọ yìí gbé ọ̀pọ̀lọpọ̀ àpẹẹrẹ ìṣòro electrolysis kalẹ̀ àti àwọn ìdáhùn wọn láti ran òye yìí lọ́wọ́ láti túbọ̀ lágbára sí i. A nírètí pé kíkọ́ àwọn èrò ìpìlẹ̀ wọ̀nyí yóò ran wá lọ́wọ́ láti yanjú onírúurú ìṣòro tó wúlò àti èyí tó ní í ṣe pẹ̀lú ìmọ̀ ní ayé gidi.
