Az elektrolízis feladatai azért kedveltek az érettségin, mert egyszerre kérik a kémiai gondolkodást és a számolást. A Faraday-törvények alkalmazása néhány képletre visszavezethető, de a töltésszám meghatározása odafigyelést igényel.
Mit kell tudni erről a témakörről az emelt szintű érettségin?
- Az elektrolízis során külső áramforrás segítségével kényszerítünk ki nem önként végbemenő redoxireakciót.
- A katód a negatív elektród, itt redukció történik (kationok válnak le).
- Az anód a pozitív elektród, itt oxidáció történik (anionok oxidálódnak).
- Faraday I. törvénye: a leválasztott anyag tömege arányos az átvitt töltésmennyiséggel.
- A töltésmennyiség: Q = I · t, ahol I az áramerősség (A), t az idő (s).
- A Faraday-állandó: F = 96 500 C/mol.
- A leválasztott anyagmennyiség: n = Q / (z · F), ahol z az elektronszám (töltésszám).
Kidolgozott mintafeladat
Mennyi réz válik le a katódon, ha réz(II)-szulfát-oldatot 2 A árammal 30 percig elektrolizálunk?
Megoldás
- 1Az idő átváltása: t = 30 · 60 = 1800 s.
- 2A töltésmennyiség: Q = I · t = 2 · 1800 = 3600 C.
- 3A katódreakció: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu, tehát z = 2.
- 4Az anyagmennyiség: n = Q / (z · F) = 3600 / (2 · 96 500) ≈ 0,01865 mol.
- 5A tömeg: m = n · M = 0,01865 · 63,5 ≈ 1,18 g.
Kb. 1,18 gramm réz válik le a katódon.
Tipikus hibák, amiket érdemes elkerülni
- Az időt percben hagyják másodperc helyett.
- A töltésszámot (z) elhagyják, vagy rossz értéket használnak — ez az ion töltésével egyenlő.
- A katódot és az anódot felcserélik: elektrolízisnél a katód a negatív, galvánelemnél a negatív elektród az anód.
Nézd meg a teljes videóleckét ebből a témakörből
Czirók Ede kb. 40 perces videójában lépésről lépésre, több kidolgozott feladaton keresztül vezeti végig a témakört. Regisztráció után egy perces előnézetet ingyen megnézhetsz.
Gyakori kérdések
Mit mond ki Faraday első törvénye?
Azt, hogy az elektródon leválasztott anyag tömege egyenesen arányos az elektroliton átvitt töltésmennyiséggel. Gyakorlatban ez azt jelenti, hogy kétszer akkora áram vagy kétszer hosszabb idő kétszer annyi anyagot választ le.
Melyik elektródon mi történik?
A katódon mindig redukció, az anódon mindig oxidáció megy végbe — ez minden elektrokémiai cellára igaz. Az előjelek viszont eltérnek: elektrolízisnél a katód negatív, galvánelemnél viszont a katód pozitív. Ezért érdemes a folyamatot (redukció/oxidáció) megjegyezni, nem az előjelet.