|
 |
|
elektroliza zasicene otopine NaCl provodi se strujom jakosti 1 A. Koliki ce biti pH otopine nakon 20 min uz pretpostavku da je otopina NaCl na početku bila neutralna. Hvala na svemu! spasavate zivot
|
|
Ime i prezime:
Borna Skaut
katicborna@gmail.com
|
 |
 |
Bojim se da si nas pobrkao s GSS-om. Oni su se specijalizirali za spašavanje životâ. Ovdje uglavnom spašavamo ocjene.
Rješavanje zadatka treba krenuti od toga da se elektrolizom na anodi oslobađa klor, a na katodi vodik, što će reći da se efektivno elektrolizira klorovodik. Kako imamo sol otopljenu u vodi, to će vodik doći iz vode, i to kao proton, dok će hidroksidni anion zaostati i dati lužinu. Jednadžba reakcije bila bi, prema tome:
2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + Cl2 + H2
Dakle, u reakciji se troše i natrijev klorid i voda. To kasnije može biti bitno zbog računanja koncentracije.
Pri sobnoj temperaturi u litri vode može se otopiti 360 grama natrijevog klorida, a ta se topljivost ne mijenja znatno ni s porastom ni s padom temperature. Potonji podatak ovdje nije previše bitan, ali u nekim drugim situacijama bude i više nego koristan.
S tom pripremom možemo na elektrolizu. Iz jakosti struje i vremena možemo izračunati kolika je množina natrijevog klorida prevedena u natrijev hidroksid, budući da za svaku formulsku jedinku treba proći jedan elektron (za svaku molekulu klora ili vodika trebaju pak dva elektrona). Protekli naboj dobije se množenjem struje i vremena, a množina elektronâ dijeljenjem naboja s Faradayevom konstantom:
Δn(NaOH) = Δn(H2O) = ‒Δn(NaCl)
= n(e‒)
= Q/F
= I·t/F
S tom formulom možemo izračunati za koliko su se smanjile množina natrijevog klorida i vode, a za koliko je porasla množina natrijevog hidroksida. I onda dolazimo do prvog problema. Nedostaje nam volumen otopine.
Ako negdje imaš zadan volumen, nastavi s njime računati, a ovdje ćemo uzeti da smo krenuli s litrom otopine. Gustoća zasićene vodene otopine natrijevog klorida pri sobnoj temperaturi iznosi 1,193 g/mL. Dakle imamo 1,193 kg otopine u kojoj maseni udio soli iznosi 26,5 % (to se izračuna iz topljivosti). To znači da imamo 316 g natrijevog klorida i 877 grama vode.
Elektrolizom ćemo izgubiti po 0,0124 mol vode i natrijevog klorida, a dobiti isto toliko natrijevog hidroksida. To znači gubitak od 0,22 grama vode i 0,73 grama natrijevog klorida, a prinos od 0,50 grama natrijevog hidroksida. Uzmu li se u obzir polazne količine soli i vode, možemo gubitke proglasiti zanemarivima (promili za sol, desetinke promila za vodu) i usredotočiti se na natrijev hidroksid. Proglasivši gubitke zanemarivima, proglasili smo zanemarivom i promjenu volumena otopine, tako da ćemo koncentraciju hidroksidnih aniona dobiti jednostavnim dijeljenjem množine nastalog natrijevog hidroksida s polaznim volumenom otopine. Nakon toga iz koncentracije treba izračunati pOH (kao negativni logaritam koncentracije podijeljene s mol/L), a iz pOH pH. I to je to. Meni je ispao pH od 12,1.
Tu dolazimo do drugog problema. pH ne ovisi samo o koncentraciji oksonijevih, odnosno hidroksidnih iona, nego i o ionskoj jakosti, tj. o tomu koliko je u otopini svih iona zajedno. Učinak ionske jakosti (inače fakultetsko gradivo) osjeti se već i kod malih koncentracija solî, dok je u koncentriranim otopinama ogroman i k tomu ga je dosta teško opisati jednostavnim modelima. Zbog toga bi u ovakovoj situaciji najlakše bilo izmjeriti pH. To bi zapravo bio i posve zanimljiv pokus za izvesti. Sve što treba je neki izvor struje u kojemu se može kontrolirati jakost struje i nekakav pH-metar. Doduše, ako je pitanje samo kako pH ovisi o količini soli u vodi, mogu se i jednostavno pripravljati otopine natrijevog klorida i hidroksida.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
i.cvrtila@rug.nl
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
